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    100%選擇性丨曲良體&袁家寅&程虎虎Nature Water：多功能太陽能集水器
    來源： 時間：2023-11-09 09:51:28 瀏覽：2005次


     第一作者：Xuanzhang Hao

    通訊作者：曲良體教授、程虎虎助理研究員、袁家寅教授

    通訊單位：清華大學、斯德哥爾摩大學

    DOI: https://doi.org/10.1038/s44221-023-00152-y


    研究背景



    清潔水的短缺在世界范圍內(nèi)持續(xù)增長，最近的太陽能界面系統(tǒng)已經(jīng)成為一種可持續(xù)、高效和CO2中性的生產(chǎn)清潔水的方法。然而，地表水中復雜的污染物伴隨著環(huán)境污染，通過以前的策略收集清潔水出現(xiàn)了巨大的障礙。基于此，清華大學曲良體教授和程虎虎助理研究員、瑞典斯德哥爾摩大學袁家寅教授等人報道了一種太陽能石墨烯/海藻酸鹽水凝膠（graphene/alginate hydrogel, GAH）為基礎(chǔ)的清潔水萃取器，能夠抵抗復雜污染物的輸送并具有超強的防污能力。將GAH與高密度內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計和仿生表面工程結(jié)合，在太陽能純水提取中表現(xiàn)出高選擇性，對含有復雜污染物的地表水具有多重有效的防污能力。


    文章要點



    1、對揮發(fā)性有機化合物（VOCs）的高選擇性水傳輸源于缺乏大量本體水，以及水和污染物分子通過與GAH中的聚合物網(wǎng)絡(luò)形成足夠的氫鍵以結(jié)合狀態(tài)傳輸?shù)牟煌芰ΑＭㄟ^在GAH和受污染的地表水之間建立高滲透壓差來實現(xiàn)離子的排斥，在魚鱗型石墨烯微納米結(jié)構(gòu)表面上，入射光的結(jié)構(gòu)捕獲增強了太陽能熱轉(zhuǎn)換能力，基于親水微納結(jié)構(gòu)誘導Cassie接觸的超疏油功能實現(xiàn)了水下防油污功能，暴露的還原氧化石墨烯（rGO）納米片獲得了表面抗生作用。

    2、該GAH通過排斥超過99.5%的VOCs，99.3%的離子（Na+、Mg2+、K+和Ca2+）和100%的NOCs和細菌，從受污染的地表水中獲得清潔水。此外，GAH的浸沒油接觸角超過140°，具有抗油附著力，對海水的表面抗菌效果接近100%，離子截留率為94.9%，在復雜條件下具有理想的防污能力，遠遠超過已報道的結(jié)果。本研究對于推廣太陽能清潔集水技術(shù)，解決水環(huán)境污染問題具有重要價值。


    圖文展示



     

    圖1. GAH在清潔水生產(chǎn)中的優(yōu)點示意圖

     

    圖2. GAH的制備與表征

     

    圖3. GAH-3中的束縛水狀態(tài)

     

    圖4. GAH在清水選擇性收集中的性能

     

    圖5. GAH在污水中的超強防污性能

     

    圖6. GAH的離子抑制機制和實際性能

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    12條評論
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    全部 3小時前 四川
    文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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