四川
【研究背景】
太阳能驱动的界面蒸发系统在解决清洁水短缺和废水净化挑战方面具有巨大潜力。然而，低产水量和废水中污染物的存在仍然是重大障碍。该文引入了宽吸光亲水性氨基酚甲醛（APF）树脂颗粒，其具有π共轭和π堆叠的苯醌供体-受体对作为光吸收剂，以提高太阳能到蒸汽的转换效率。亲水性胺基团的引入导致蒸发速率增加30%，蒸发焓降低32%。基于碳化APF的蒸发器在自然太阳辐照度（0.7个太阳）下，分别从污水和模拟海水中实现了2.89 kg m−2 h−1和3.07 kg m−2 h−1的高蒸发率。此外，在3.9个太阳下，污水和模拟海水的太阳蒸气产生率分别达到16.22 kg m−2 h−1和13.98 kg m−2 h−1。基于APF的蒸发器在太阳能到蒸汽的转换中也表现出了卓越的稳定性和耐用性。
目前，该文以“Aminophenol–formaldehyde particles containing hydrophilic benzenoid-amine for a highly efficient solar-thermal water harvester”为题在《Journal of Materials Chemistry A 》 上发表。 文章通讯作者为昆士兰大学黄晓丹博士和余承忠教授 。
【文章解读】
图1. 基于APF的SDIE蒸发器示意图。
图2. 基于APF的蒸发器的形态和结构特征。APF聚合物的SEM图像：（a）蒸发前，（b）模拟海水蒸发后，以及（c）污水蒸发后，相应的元素映射如（b）所示。碳化APF的SEM图像：（d）蒸发前，（e）模拟海水蒸发后，（f）污水蒸发后，相应的元素映射如（f）所示。
图3. APF树脂颗粒在自然光下的水蒸发性能。（a） APF树脂颗粒的漫反射紫外-可见光谱。（b） 在污水和模拟海水中使用原始和碳化APF颗粒的水蒸发试验（1号和2号分别代表使用原始和炭化APF的污水蒸发，而3号和4号分别对应使用原始和焦化APF的模拟海水蒸发）。（c、d）酚醛树脂在太阳辐照度下的蒸发效率和表面温度。（e、f）无水酚醛树脂涂层的红外热图像及其各自的温度曲线。（g） 基于APF的蒸发器在自然太阳辐照度和太阳模拟器下的光热转换性能比较，以先前报道的材料为基准。
图4. 实验室测试下基于APF的蒸发器在实际废水中的集水（3.9 kW m−2）。（a） 蒸发率和质量变化。（b） 模拟海水、污水和去离子水的蒸发效率。
【文章总结】
该文开发了一种新型的SDIE系统，该系统基于具有亲水性胺基的宽吸光APF基酚醛树脂，在2.4至6.7 kW m−2的功率密度下，碳化APF的蒸发率达到了令人印象深刻的12.42 kg m-2 h−1至23.80 kg m-2 h-1。即使在700 nm单色光下，该系统也表现出1.18 kg m−2 h−1的显著蒸发率。此外，在自然太阳辐照度下，使用污水和模拟海水证明了高效的太阳能到蒸汽的转换。干燥的碳化APF基涂层在不需要供水的情况下达到了超过200°C的平均界面温度。亲水性胺基导致蒸发温度显著升高，与RF蒸发器相比，温差超过14°C。这种温度升高导致蒸发效率提高和蒸发焓降低。基于APF的酚醛树脂蒸发器在解决与污水净化和水资源短缺相关的挑战方面显示出巨大的潜力。
【文献来源】
https://doi.org/10.1039/D4TA06763K
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