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Recentadvancesincarbon‐basedmaterials for solar‐driven interfacial photothermal conversion water evaporation:Assemblies,structures,applications,and prospective 被引量:2
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作者 Yanmin Li Yanying Shi +4 位作者 Haiwen Wang Tiefeng Liu Xiuwen Zheng Shanmin Gao Jun Lu 《Carbon Energy》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第11期101-142,共42页
The shortage of fresh water in the world has brought upon a serious crisis to human health and economic development.Solar‐driven interfacial photothermal conversion water evaporation including evaporating seawater,la... The shortage of fresh water in the world has brought upon a serious crisis to human health and economic development.Solar‐driven interfacial photothermal conversion water evaporation including evaporating seawater,lake water,or river water has been recognized as an environmentally friendly process for obtaining clean water in a low‐cost way.However,water transport is restricted by itself by solar energy absorption capacity's limits,especially for finite evaporation rates and insufficient working life.Therefore,it is important to seek photothermal conversion materials that can efficiently absorb solar energy and reasonably design solar‐driven interfacial photothermal conversion water evaporation devices.This paper reviews the research progress of carbon‐based photothermal conversion materials and the mechanism for solar‐driven interfacial photothermal conversion water evaporation,as well as the summary of the design and development of the devices.Based on the research progress and achievements of photothermal conversion materials and devices in the fields of seawater desalination and photothermal electric energy generation in recent years,the challenges and opportunities faced by carbon‐based photothermal conversion materials and devices are discussed.The prospect of the practical application of solar‐driven interfacial photothermal conversion evaporation technology is foreseen,and theoretical guidance is provided for the further development of this technology. 展开更多
关键词 APPLICATIONS carbon‐based materials EVAPORATOR photothermal conversion water evaporation
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Designing high-efficiency light-to-thermal conversion materials for solar desalination and photothermal catalysis
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作者 Hanjin Jiang Xinghang Liu +5 位作者 Dewen Wang Zhenan Qiao Dong Wang Fei Huang Hongyan Peng Chaoquan Hu 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期581-600,共20页
Light-to-thermal conversion materials(LTCMs)have been of great interest to researchers due to their impressive energy conversion capacity and wide range of applications in biomedical,desalination,and synergistic catal... Light-to-thermal conversion materials(LTCMs)have been of great interest to researchers due to their impressive energy conversion capacity and wide range of applications in biomedical,desalination,and synergistic catalysis.Given the limited advances in existing materials(metals,semiconductors,π-conjugates),researchers generally adopt the method of constructing complex systems and hybrid structures to optimize performance and achieve multifunctional integration.However,the development of LTCMs is still in its infancy as the physical mechanism of light-to-thermal conversion is unclear.In this review,we proposed design strategies for efficient LTCMs by analyzing the physical process of light-tothermal conversion.First,we analyze the nature of light absorption and heat generation to reveal the physical processes of light-to-thermal conversion.Then,we explain the light-to-thermal conversion mechanisms of metallic,semiconducting andπ-conjugated LCTMs,and propose new material design strategies and performance improvement methods.Finally,we summarize the challenges and prospects of LTCMs in emerging applications such as solar water evaporation and photothermal catalysis. 展开更多
关键词 Light-to-thermal conversion Solar energy conversion Material design Performance improvement Solar water evaporation photothermal catalysis
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Janus membrane with enhanced interfacial activation for solar evaporation
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作者 Hao Chen Guangze Pan +3 位作者 Mei Yan Fang Wang Yadong Wu Chongshen Guo 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CSCD 2023年第12期1-11,I0002,共12页
Low solar spectrum coverage,high evaporation enthalpy,and undesired salt deposition severely limited the solar-driven interfacial evaporation technology for further sewage purification and seawater desalination.To ove... Low solar spectrum coverage,high evaporation enthalpy,and undesired salt deposition severely limited the solar-driven interfacial evaporation technology for further sewage purification and seawater desalination.To overcome these problems,we designed an amphiphilic Janus-structured polyaniline(PANI)/ZrC/cellulose acetate(CA)(J-PZCA) membrane.Firstly,the interfacial interaction between PANI and ZrC enhances the photoabsorption and photothermal conversion efficiency.Secondly,low thermal conductivity reduces the heat lost at the interface.Most importantly,ZrC could facilitate interfacial activation,which weakens the intermolecular forces of water by affecting the hydrogen bond.Under 1 solar irradiation(1 sun),the composite membrane exhibits a high evaporation rate of 1.31 kg m^(-2)h^(-1) and an excellent efficiency of 79.4%.In addition,the sewage purification and seawater desalination experiments reveal a remarkable purification capability of J-PZCA membrane.Especially for the treatment of high-concentration salt solution,it realizes a long-term stable evaporation performance due to the excellent salt deposition resistance.Therefore,the J-PZCA membrane constructed in this study provides a new perspective for the design of efficient interfacial evaporation devices. 展开更多
关键词 interfacial water evaporation photothermal synergy interfacial activation ZRC PANI
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Scalable Core–Sheath Yarn for Boosting Solar Interfacial Desalination Through Engineering Controllable Water Supply
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作者 Xingfang Xiao Luqi Pan +6 位作者 Tao Chen Manyu Wang Lipei Ren Bei Chen Yingao Wang Qian Zhang Weilin Xu 《Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第11期153-160,共8页
Tailoring water supply to achieve confined heating has proven to be an effective strategy for boosting solar interfacial evaporation rates.However,because of salt clogging during desalination,a critical point of const... Tailoring water supply to achieve confined heating has proven to be an effective strategy for boosting solar interfacial evaporation rates.However,because of salt clogging during desalination,a critical point of constriction occurs when controlling the water rate for confined heating.In this study,we demonstrate a facile and scalable weaving technique for fabricating core-sheath photothermal yarns that facilitate controlled water supply for stable and efficient interracial solar desalination.The core-sheath yarn comprises modal fibers as the core and carbon fibers as the sheaths.Because of the core-sheath design,remarkable liquid pumping can be enabled in the carbon fiber bundle of the dispersed superhydrophilic modal fibers.Our woven fabrics absorb a high proportion(92%)of the electromagnetic radiation in the solar spectrum because of the weaving structure and the carbon fiber sheath.Under one-sun(1 kW·m^(-2))illumination,our woven fabric device can achieve the highest evaporation rate(of 2.12kg·m^(-2)·h^(-1) with energy conversion efficiency:93.7%)by regulating the number of core-sheath yarns.Practical application tests demonstrate that our device can maintain high and stable desalination performance in a 5 wt%NaCl solution. 展开更多
关键词 interfacial solar desalination photothermal yarn Tunable water supply Core-sheath yarn'Salt clogging
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Boosting extraction of Pb in contaminated soil via interfacial solar evaporation of multifunctional sponge
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作者 Pan Wu Xuan Wu +3 位作者 Yida Wang Jingyuan Zhao Haolan Xu Gary Owens 《Green Energy & Environment》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期1459-1468,共10页
Interfacial solar water evaporation is a reliable way to accelerate water evaporation and contaminant remediation.Embracing the recent advance in photothermal technology,a functional sponge was prepared by coating a s... Interfacial solar water evaporation is a reliable way to accelerate water evaporation and contaminant remediation.Embracing the recent advance in photothermal technology,a functional sponge was prepared by coating a sodium alginate(SA)impregnated sponge with a surface layer of reduced graphene oxide(rGO)to act as a photothermal conversion medium and then subsequently evaluated for its ability to enhance Pb extraction from contaminated soil driven by interfacial solar evaporation.The SA loaded sponge had a Pb adsorption capacity of 107.4 mg g^(-1).Coating the top surface of the SA sponge with rGO increased water evaporation performance to 1.81 kg m^(-2)h^(-1)in soil media under one sun illumination and with a wind velocity of 2 m s^(-1).Over 12 continuous days of indoor evaporation testing,the Pb extraction efficiency was increased by 22.0%under 1 sun illumination relative to that observed without illumination.Subsequently,Pb extraction was further improved by 48.9%under outdoor evaporation conditions compared to indoor conditions.Overall,this initial work shows the significant potential of interfacial solar evaporation technologies for Pb contaminated soil remediation,which should also be applicable to a variety of other environmental contaminants. 展开更多
关键词 photothermal materials interfacial solar evaporation Reduced graphene oxide Pb extraction Soil remediation
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Practical Realization of a Hybrid Solution for Photovoltaic and Photothermal Conversion
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作者 Katarzyna Znajdek Maciej Sibinski 《Journal of Energy and Power Engineering》 2013年第2期283-289,共7页
关键词 光热转换 光伏 混合 协同效应 太阳系
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仿生太阳能驱动界面蒸发器的进展与挑战
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作者 李吉焱 刘美辰 +2 位作者 罗雯雯 邢郭宇 孙寒雪 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期740-749,共10页
太阳能驱动界面蒸发(SDIE)作为一种高效、可持续的水资源获取方法,近年来受到了广泛的关注。基于仿生原理设计的太阳能驱动界面蒸发器在提高能源转换效率、降低盐结晶和抗污染等方面展现了巨大的潜力,在解决淡水资源紧缺和能源短缺等问... 太阳能驱动界面蒸发(SDIE)作为一种高效、可持续的水资源获取方法,近年来受到了广泛的关注。基于仿生原理设计的太阳能驱动界面蒸发器在提高能源转换效率、降低盐结晶和抗污染等方面展现了巨大的潜力,在解决淡水资源紧缺和能源短缺等问题上发挥重要作用。该文梳理了近年来的仿生学在SDIE领域的应用,对比了仿生太阳能驱动界面蒸发器的结构、性能和仿生机理,探讨了不同类型仿生太阳能驱动界面蒸发器的优缺点,分析了仿生太阳能驱动界面蒸发器所面临的共性问题,并提出了未来的研究挑战。 展开更多
关键词 仿生设计 光热材料 太阳能驱动界面蒸发 蒸发器 水处理
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高效海水淡化的太阳能界面蒸发器研究进展
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作者 刘强 肖维新 +3 位作者 罗渊 廖斌 严开祺 张敬杰 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期591-602,共12页
综述基于光热转换原理的界面蒸发器(SDIE)的最新进展,从性能评估指标和材料设计思路的角度出发,分别介绍光热转换材料、基体和水输送通道及其应用于海水淡化的耐盐设计,并简单介绍SDIE的其他应用领域,最后展望其在海水淡化领域待解决的... 综述基于光热转换原理的界面蒸发器(SDIE)的最新进展,从性能评估指标和材料设计思路的角度出发,分别介绍光热转换材料、基体和水输送通道及其应用于海水淡化的耐盐设计,并简单介绍SDIE的其他应用领域,最后展望其在海水淡化领域待解决的问题和未来研究方向。 展开更多
关键词 太阳能 蒸发 海水淡化 光热转换
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光热转换材料在相变储能领域的研究进展
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作者 李紫琪 林琳 +3 位作者 张健 王卿平 徐博 张强 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期315-329,共15页
相变储能是热储能的一种,即利用相变材料的储热特性来储存或释放热量,达到调控温度的效果。但相变材料往往不具备光吸收能力,不能及时收集太阳光,导致其光热转换效率较低。将相变材料与光热转换材料复合,可在增强吸光能力的同时将获得... 相变储能是热储能的一种,即利用相变材料的储热特性来储存或释放热量,达到调控温度的效果。但相变材料往往不具备光吸收能力,不能及时收集太阳光,导致其光热转换效率较低。将相变材料与光热转换材料复合,可在增强吸光能力的同时将获得的能量存储在相变材料中,赋予复合相变材料高光热转换能力。该文对光热转换材料进行了分类,介绍了其光热转换机理、对紫外光-可见光-近红外光的吸收能力以及在相变领域的应用。此外,还阐述了光热复合相变材料的复合策略,包括浸渍法、溶胶-凝胶法、涂层法和改性微胶囊法,分析表明,不同复合策略下制备的光热复合相变材料的光吸收能力、导热系数、光热转换效率几乎都得到了提高。因此,将光热转换材料拓展到相变储能领域,将进一步优化太阳能资源。 展开更多
关键词 相变材料 光热转换材料 光热复合相变材料 复合策略 光热转换效率
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生物基材料应用于界面光热水蒸发系统的研究进展
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作者 马赛男 闫卿 +1 位作者 汪倩倩 李洲鹏 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期30-41,共12页
太阳能驱动界面光热水蒸发技术是一种新型绿色节能的清洁水再生技术。光热转换材料作为关键组成部分,具有重要的研究意义。其中,生物基光热材料因其丰富性、生物可降解性、低导热性、天然独特的结构以及成本低廉等特点,引起广泛研究关... 太阳能驱动界面光热水蒸发技术是一种新型绿色节能的清洁水再生技术。光热转换材料作为关键组成部分,具有重要的研究意义。其中,生物基光热材料因其丰富性、生物可降解性、低导热性、天然独特的结构以及成本低廉等特点,引起广泛研究关注。旨在展望基于生物基材料的界面光热水蒸发技术发展趋势,该文首先介绍了界面光热水蒸发系统基本机制,根据材料来源详细综述了生物基光热材料的类型,对生物基界面光热水蒸发系统结构进行简要论述。最后,针对目前生物基界面光热水蒸发系统的研究现状进行总结并展望了未来几个重点研究方向。 展开更多
关键词 太阳能 生物质 蒸发 光热转换 水传输 海水淡化
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宽光谱多传感器轴一致性检测系统设计
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作者 邹韵 朱运东 王劲松 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期148-157,共10页
光轴一致性是衡量多传感器光电系统工作性能的重要指标,为了解决多传感器轴一致性检测系统工作波段范围较窄、系统灵活性较低的问题,本文结合光路切换和光热转换的思想,设计了一套宽光谱多传感器轴一致性检测系统。该系统采用卡塞格林... 光轴一致性是衡量多传感器光电系统工作性能的重要指标,为了解决多传感器轴一致性检测系统工作波段范围较窄、系统灵活性较低的问题,本文结合光路切换和光热转换的思想,设计了一套宽光谱多传感器轴一致性检测系统。该系统采用卡塞格林反射式光学系统作为从可见光到长波红外范围内的接收和发射系统;通过步进电机的驱动,带动导轨上方反光镜位置移动,实现系统光路的切换;采用镀有硫化铜的锗玻璃,作为光热转换靶材,将短波长的光斑转换为热斑,采用长波红外探测器实现对各波段激光光斑图像采集。系统能够实现0.4~14μm波段光谱范围的检测;对光学系统进行像质评价分析,可以得到系统在不同波段下由像差引起的弥散斑(Root mean square,RMS)直径均在9μm以下,能量集中度较好;对系统检测精度进行分析,最大测量误差为0.1 mrad;通过导轨往返运动重复精度实验和系统测量准确度实验,对系统可靠性进行验证,结果表明检测系统满足仪表准确度1.5级的要求。该检测系统结构紧凑,适用波谱范围广,能够实现对多传感器光电设备的轴一致性检测。 展开更多
关键词 宽光谱 轴一致性 光路切换 光热转换 硫化铜
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硅纳米结构阵列:光热CO_(2)催化的新兴平台
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作者 张城城 吴之怡 +2 位作者 沈家辉 何乐 孙威 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第1期20-21,共2页
人口的快速增长和高能源需求产业造成了严重的环境问题。太阳能等替代性的清洁能源对于缓解能源危机和温室效应至关重要。光催化是一种很有前途的方法,但它在转化率、效率和规模化方面存在局限性。光热催化则结合了光化学和光热效应,是... 人口的快速增长和高能源需求产业造成了严重的环境问题。太阳能等替代性的清洁能源对于缓解能源危机和温室效应至关重要。光催化是一种很有前途的方法,但它在转化率、效率和规模化方面存在局限性。光热催化则结合了光化学和光热效应,是在温和条件下有效催化化学反应的新概念。近年来,与传统的光热催化剂相比,硅纳米结构阵列在光热CO_(2)还原反应中表现出独特的催化性能优势。作为一种平台,它表现出优异的光收集能力、高比表面积以及多样化的材料复合选择。本文综述了光热催化CO_(2)转化的概念和原理,硅纳米结构阵列的功能,以及利用硅纳米结构阵列在光热催化CO_(2)转化方面的最新进展,最终将为高性能纳米结构阵列光热CO_(2)催化剂的发展方向提供指导。 展开更多
关键词 光热催化 硅纳米结构阵列 CO_(2)转化 太阳能燃料
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太阳能驱动界面光热吸油材料的研究进展
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作者 谷相宜 宋长远 刘文涛 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期144-152,共9页
油水分离技术被视为解决海上溢油问题的一种有前景的方法。在现有的技术中,基于界面光热转换效应的太阳能驱动原油吸附技术凭借低能耗和高效率而备受关注。本文综述了用于原油吸附的光热材料的最新进展。首先,概述了界面光热转换的机理... 油水分离技术被视为解决海上溢油问题的一种有前景的方法。在现有的技术中,基于界面光热转换效应的太阳能驱动原油吸附技术凭借低能耗和高效率而备受关注。本文综述了用于原油吸附的光热材料的最新进展。首先,概述了界面光热转换的机理。然后,总结了光热吸附剂的最新研究成果,重点介绍了其结构设计。最后,阐述了光热装置在原油吸附方面面临的挑战和机遇。 展开更多
关键词 界面光热转换 光热材料 原油吸附 多孔材料
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MXene@聚多巴胺的制备、性能和应用
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作者 周建华 晏亚飞 周梦园 《皮革科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第1期18-23,40,共7页
将光热转换材料聚多巴胺包覆的MXene(MXene@PDA)引入胶原气凝胶,来提高其光热转换能力,扩大其在低温防护领域的应用范围。采用化学刻蚀和原位锂离子插层法制备了MXene,然后利用多巴胺(DA)在MXene表面发生氧化自聚合反应,得到了MXene@PDA... 将光热转换材料聚多巴胺包覆的MXene(MXene@PDA)引入胶原气凝胶,来提高其光热转换能力,扩大其在低温防护领域的应用范围。采用化学刻蚀和原位锂离子插层法制备了MXene,然后利用多巴胺(DA)在MXene表面发生氧化自聚合反应,得到了MXene@PDA,探讨了DA用量对MXene@PDA性能的影响。利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X-射线衍射和紫外-可见-近红外光谱对MXene@PDA的结构和性能进行了测试和表征。结果表明PDA被成功包覆在MXene薄片上,提高了MXene的环境稳定性。当MXene与DA的质量比为100∶6时,制得的MXene@PDA光吸收性能最佳。在100 mW/cm^(2)氙灯照射下,MXene@PDA改性胶原气凝胶的温度高达54.8℃,相比于胶原气凝胶提升了17.9℃,并且在多次光热循环实验中最高温度都在54.8℃左右,表现出优异的光热转换性能和循环稳定性。 展开更多
关键词 MXene 聚多巴胺 光热转换 胶原 气凝胶
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光热膜蒸馏用光热转换材料的研究现状
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作者 厉宗洁 王鑫慧 +3 位作者 贾梦格 孙晓斌 王树业 刘雍 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期61-64,70,共5页
面对全球淡水资源的短缺,光热膜蒸馏因具有能源环保可持续、低能耗、高截盐、不易结垢等优势成为极具吸引力的新型海水淡化技术,其渗透通量与膜的光热转换性能密切相关。介绍了以金属纳米材料、无机半导体材料、碳基材料、聚合物材料及... 面对全球淡水资源的短缺,光热膜蒸馏因具有能源环保可持续、低能耗、高截盐、不易结垢等优势成为极具吸引力的新型海水淡化技术,其渗透通量与膜的光热转换性能密切相关。介绍了以金属纳米材料、无机半导体材料、碳基材料、聚合物材料及其他材料为光热转换材料的光热膜蒸馏的研究进展,并指出光热膜蒸馏面临的主要挑战和对未来的展望。 展开更多
关键词 太阳能 光热转换 膜蒸馏
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三维整体式碳基光热转换材料在太阳能界面水蒸发中的应用研究进展
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作者 韩悦 张鹏 赵晓明 《新型炭材料(中英文)》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期240-253,共14页
光热驱动的海水淡化技术被认为是最具潜力的解决全球淡水资源短缺难题的方法之一。其中,太阳能界面水蒸发(SVG)是海水淡化效率的核心过程,是保证光热海水淡化技术具有能量转换效率高、设备简单、成本效益高的关键。在所有高效SVG候选材... 光热驱动的海水淡化技术被认为是最具潜力的解决全球淡水资源短缺难题的方法之一。其中,太阳能界面水蒸发(SVG)是海水淡化效率的核心过程,是保证光热海水淡化技术具有能量转换效率高、设备简单、成本效益高的关键。在所有高效SVG候选材料中,三维整体式碳基光热转换材料具有成本低、吸光效率高、结构可调性好、水蒸发速率高、无二次污染等优点。本综述首先简述了SVG的基本原理,以此为依据介绍了高效SVG材料的工作机制和设计原则,最后系统归纳和概述了4种不同类型的三维整体式碳基光热转换材料的研究进展。本综述为未来三维整体式碳基光热转换材料的构建及其在SVG领域的应用研究提供理论基础和研究指导。 展开更多
关键词 光热转换 三维整体材料 碳质材料 太阳能界面水蒸发 海水淡化
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碳化树菇光热转化材料的制备及海水淡化性能研究
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作者 张学亮 杨采怡 +4 位作者 柏林飞 黎世伟 朱洁 石忠武 黄陈宇 《贵州师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第1期112-118,共7页
以天然树菇为原材料,使用高温碳化的方法获得具有分等级孔的碳结构,并将碳化后的树菇表面沉积金、银贵金属纳米颗粒得到Au/C和Ag/C复合材料,分别测试其海水淡化性能。结果表明,在400、500、600℃温度下进行碳化处理的树菇,其蒸发速率分... 以天然树菇为原材料,使用高温碳化的方法获得具有分等级孔的碳结构,并将碳化后的树菇表面沉积金、银贵金属纳米颗粒得到Au/C和Ag/C复合材料,分别测试其海水淡化性能。结果表明,在400、500、600℃温度下进行碳化处理的树菇,其蒸发速率分别为0.4117、0.4598、0.5135 g/(cm^(2)·h),碳化树菇与金、银2种贵金属复合后,其蒸发速率分别为0.7500、0.6384 g/(cm^(2)·h),比未负载的碳化树菇分别提高46%和24%。利用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)、热重分析仪(TGA)和红外热像仪对材料进行表征,结果表明,碳化树菇具有竖直的圆柱形通道和分等级孔结构,可形成快速的蒸汽传输孔道,能显著提高海水淡化速率。同时碳化树菇与贵金属的LSPR效应协同还可提高光热转换速率,Au/C和Ag/C材料的表面温度在太阳光照5 min时温度分别达到46.3℃和48.0℃,比纯碳材料提高6.1℃和7.8℃。该研究表明碳化树菇在海水淡化领域具有很好的应用前景。 展开更多
关键词 光热转换 太阳能 海水淡化 分等级孔结构 树菇
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Nitrogen-doped microporous graphite-enhanced copper plasmonic effect for solar evaporation
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作者 Xintao Wu Chengcheng Li +7 位作者 Ziqi Zhang Yang Cao Jieqiong Wang Xinlong Tian Zhongxin Liu Yijun Shen Mingxin Zhang Wei Huang 《Carbon Energy》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期215-223,共9页
Water scarcity is a global challenge,and solar evaporation technology offers a promising and eco-friendly solution for freshwater production.Photothermal conversion materials(PCMs)are crucial for solar evaporation.Imp... Water scarcity is a global challenge,and solar evaporation technology offers a promising and eco-friendly solution for freshwater production.Photothermal conversion materials(PCMs)are crucial for solar evaporation.Improving photothermal conversion efficiency and reducing water evaporation enthalpy are the two key strategies for the designing of PCMs.The desired PCMs that combine both of these properties remain a challenging task,even with the latest advancements in the field.Herein,we developed copper nanoparticles(NPs)with different conjugated nitrogen-doped microporous carbon coatings(Cu@C–N)as PCMs.The microporous carbon enveloping layer provides a highly efficient pathway for water transport and a nanoconfined environment that protects Cu NPs and facilitates the evaporation of water clusters,reducing the enthalpy of water evaporation.Meanwhile,the conjugated nitrogen nodes form strong metal-organic coordination bonds with the surface of copper NPs,acting as an energy bridge to achieve rapid energy transfer and provide high solar-to-vapor conversion efficiency.The Cu@C–N exhibited up to 89.4%solar-to-vapor conversion efficiency and an evaporation rate of 1.94 kgm^(−2) h^(−1) under one sun irradiation,outperforming conventional PCMs,including carbon-based materials and semiconductor materials.These findings offer an efficient design scheme for high-performance PCMs essential for solar evaporators to address global water scarcity. 展开更多
关键词 NANOCONFINEMENT photothermal conversion materials plasmonic resonance seawater desalination solar evaporation
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Solution-processed D-A-π-A-D radicals for highly efficient photothermal conversion
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作者 Jiaxing Huang Zejun Wang +1 位作者 Weiya Zhu Yuan Li 《Aggregate》 EI CAS 2024年第1期398-408,共11页
Organic donor-acceptor semiconductors exhibit great potential in photothermal conversion.However,it is still challenging to achieve pure organic materials with broad absorption comparable with inorganic materials such... Organic donor-acceptor semiconductors exhibit great potential in photothermal conversion.However,it is still challenging to achieve pure organic materials with broad absorption comparable with inorganic materials such as graphene.Herein,two D-AD type DPA-BT-O4 and NDI-TPA-O4 and three D-A-π-A-D type Th-O4,Th2-O4,and IDT-O4 were readily prepared via two high-yield steps and simple air oxidization.The stability can be attributed to their multiple resonance structures based on the aromatic nitric acid radical mechanism.Compared with the D-A-D radicals,the conjugation extension of the D-A-π-A-D radicals endows them with a narrowed band gap and broad absorption in powder.Interestingly,the IDT-O4 powder with aggregation-induced radical effect exhibits broad absorption between 300 and 2500 nm,which is comparable with graphene and other inorganic materials.Under irradiation of 0.9 W/cm^(2)(808 nm),the temperature of IDT-O4 powder rises to 250℃within 60 s.The water evaporation conversion efficiency of 94.38%and an evaporation rate of 1.365 kg/m^(2)h^(−1)under one sun illumination were achieved.IDT-O4 stands as one of the most efficient photothermal conversion materials among pure organic materials via a rational design strategy. 展开更多
关键词 DONOR-ACCEPTOR near-infrared absorption open-shell radicals photothermal conversion seawater desalination
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聚合物基MXene光热复合材料的应用研究进展
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作者 马莉 马建中 张雷 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期728-739,共12页
过渡金属碳/氮化物(MXene)是一种新兴的二维纳米材料,具有组成可调、结构可控和优异的光热转换性能。MXene可吸收太阳光,并将其高效转换为热能,为太阳能的有效利用提供了新途径。将MXene加入聚合物基体中,不仅可赋予聚合物基复合材料优... 过渡金属碳/氮化物(MXene)是一种新兴的二维纳米材料,具有组成可调、结构可控和优异的光热转换性能。MXene可吸收太阳光,并将其高效转换为热能,为太阳能的有效利用提供了新途径。将MXene加入聚合物基体中,不仅可赋予聚合物基复合材料优异的光热性能,而且可提升MXene的稳定性。该文总结了MXene及聚合物基MXene光热复合材料的制备方法,介绍了聚合物基MXene光热复合材料的光热转换机理,综述了聚合物基MXene光热复合材料在海水淡化、个人热管理、光热抗菌和光热治疗方面的应用研究进展;针对聚合物基MXene光热复合材料在实际应用中所面临的MXene难以绿色安全生产、易氧化和在聚合物基体中分散性差等挑战,对其未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 MXene 聚合物基光热复合材料 光热转换机理 应用研究 前景展望
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