气体发泡法制备的三维多孔等离子体纳米平台具有宽吸收、形状可调、稳定性好、光热效率高等特点,可用于太阳能净水

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:59
文章英文标题
Gas Foaming Guided Fabrication of 3D Porous Plasmonic Nanoplatform with Broadband Absorption, Tunable Shape, Excellent Stability, and High Photothermal Efficiency for Solar Water Purification
正文
摘要\n太阳能蒸汽发电是一种高效的净水方式。然而,在自然太阳光条件下建立具有较高蒸发效率、耐久性好的蒸汽发电系统仍然是一个挑战。采用气体发泡法,在多孔聚二甲基硅氧烷( PDMS )基体中嵌入等离激元Cu7S4 - MoS2 - Au纳米粒子( CMA NPs ),构建了一种新型的自由浮动纳米平台。气体扩散过程产生了导热系数低、通道开放的三维多孔PDMS基体,使其在整体基体中具有高效的能量限制和快速供水,有利于系统的机械强度。利用CMA NPs的宽带吸收和高光热效率以及基质的结构设计,纳米平台在一日照( 1 kW m-2 )条件下实现了较高的蒸发速率( 3.824 kg m–2 h–1 )和光热转换效率( 96.6 % )。而且,在强酸、强碱、强氧化剂、高盐度的存在下,这种性能即使在苛刻的条件下也保持稳定,在海水淡化、污水处理、杀菌等方面具有广阔的前景。
文章内容(英文)
Abstract\nSolar steam generation is an efficient way for water purification. However, it is still challenging to establish a steam generation system possessing high evaporation efficiency under natural sunlight condition with good durability. Herein a novel, free‐floating nanoplatform is constructed by a gas foaming strategy, embedding plasmonic Cu7S4‐MoS2‐Au nanoparticles (CMA NPs) in porous polydimethylsiloxane (PDMS) matrix. The gas diffusion process creates 3D porous PDMS matrix with low thermal conductivity and open channels, which allows for efficient energy confinement and fast water supply in an integral matrix, beneficial to mechanical strength of the system. By taking advantage of broadband absorption and high photothermal efficiency of CMA NPs and structural design of the matrix, the nanoplatform achieves a high evaporation rate (3.824 kg m−2 h−1) and photothermal conversion efficiency (96.6%) under one‐sun illumination (1 kW m−2). Moreover, such performance maintains stable even under harsh conditions in the presence of strong acid, strong base, strong oxidants, and high salinity, suggesting a broad prospect in seawater desalination, sewage treatment, sterilization and so on.
来源出处
Journal|[J]Advanced Functional MaterialsVolume 30, Issue 46. 2020.
DOI
https://doi.org/10.1002/adfm.202003995

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