文献分享312：利用埃洛石纳米管基水凝胶实现高效太阳能蒸发和快速锂吸附

本期分享中国成都理工大学李小可教授课题组发表在Journal of Cleaner Production杂志上题目为“Realizing efficient solar evaporation and rapid lithium sorption by the halloysite nanotubes-based hydrogel”的研究文章。

Part 1 文章简介

太阳能水处理技术作为改善水资源短缺的解决方案之一，正变得越来越重要。本研究提出了一种将界面太阳能汽化技术与低成本吸附技术协同结合的新方法，以更好地实现水处理过程中的资源回收。制备基于埃洛石纳米管的水凝胶后，对其进行 1 个太阳照射。制备的水凝胶的蒸发速率和蒸发效率分别为 2.97 kg/m2·h 和 93.2%，具有理想的抗盐和抗污性。在埃洛石纳米管 (HNT) 的协同作用下，水凝胶在太阳能汽化过程中分别以 84.15% 和 168.3 mg/g 的速率和最大容量有效吸附 Li+。本研究还讨论了 Li+ 和水凝胶吸附剂之间的主要相互作用。本研究的结果为同时进行水处理和 Li+ 提取提供了一种新颖且有前途的方法。

Part 2 主要图表

图1是PPy@HNTs/PVA 水凝胶的制备示意图。

图2是(a) HNTs、(b) PPy@HNTs 的 SEM 图像。(c) HNTs、(d) PPy@HNTs 的 TEM 图像。不同放大倍数的 SEM 图像：(e,f) PPy@HNTs/PVA。

图3是(a) HNTs 和 PPy@HNTs 的 XRD 曲线。(b) PVA、NPH、PPy@HNTs 和 HNT 的 ATR-FTIR 光谱。

图4是(a、b) 1 个和 3 个太阳照射下 NPH 中的水的质量损失。(c、d) 1 个和 3 个太阳照射下水凝胶的蒸发速率和能量效率。

图5是NPH3 的光热管理：（a）不同照射时间的表面红外温度分布图。（b）NPH3 的温度分布。（c）NPH3 的吸收率。

图6是NPH3太阳能淡化性能：（a）三种人工海水的TDS浓度，（b）NPH3处理前后海水中离子浓度的变化。

图7是（a）pH值对蒸发过程的影响和（b）NPH3的长期脱盐性能。

图8是（a）NPH3与水的接触面。（b）NPH1、NPH2和NPH3的饱和水含量。（c）NPH3能区拉曼光谱拟合曲线：水的O-H拉伸模式。

图9是(a)Li+的等温吸附模型；(b)Li的吸附动力学模型。(c)Li+的分子内扩散模型；(d)循环后的吸附速率。

图10是实际蒸发下NPH3的吸附效果。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.140523

引用：Zhou, Jiaying, et al. "Realizing efficient solar evaporation and rapid lithium sorption by the halloysite nanotubes-based hydrogel." Journal of Cleaner Production 437 (2024): 140523.

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