文献分享407：用于水蒸发和净化的简易构建超亲水、高孔隙率的 Ti3C2Tx/海藻酸盐气凝胶太阳能蒸发器

本期分享发表在Separation and Purification Technology杂志上题目为“Facile construction of a super hydrophilic and highly porous Ti3C2Tx/alginate aerogel solar evaporator for water evaporation and purification”的研究文章。

Part 1 文章简介

太阳能驱动的界面水蒸发已成为解决淡水短缺问题的一种有前景的策略。人们已经探索了几种用于光热水蒸发的太阳能蒸发器，但由于成本高和蒸发速率低，其应用受到限制。本研究采用一种新颖、直接的冻融和溶剂交换方法制造了一种超亲水且高孔隙率的 Ti3C2Tx/海藻酸盐气凝胶太阳能蒸发器。与定向冷冻和冷冻干燥等传统方法相比，该方法可产生高孔隙率的结构，从而增强光热性能并简化制造工艺。Ti3C2Tx/海藻酸盐气凝胶中的 MXene 可提高光吸收率，而其超亲水表面和多孔结构有助于持续的水传输，从而显著提高水的蒸发速率。优化设计的气凝胶蒸发器（M40AA）在单日光照下，水蒸发速率高达2.09kg m-2h-1，蒸发效率高达86.09%。通过简易装置，在河水、染料废水和模拟海水净化处理中，7小时内分别收集到14.63、14.51和13.51kg m-2的纯净水。Ti3C2TX可从气凝胶蒸发器中回收利用，连续使用5天后蒸发速率仅下降7.9%。

‍ Part 2 主要图表

图1是Ti3C2Tx 合成和 Ti3C2Tx/藻酸盐气凝胶制造示意图。

图2是（a）Ti3C2Tx/海藻酸盐气凝胶制备过程图。（b）太阳能驱动水蒸发的拟议机制。

图3是（a）Ti3AlC2、Ti3C2Tx 和 R-Ti3C2Tx 的 UV-vis DRS 分析。（b）海藻酸盐和 Ti3C2Tx/海藻酸盐气凝胶的 UV-vis-NIR 研究。（c）制备材料的 FTIR 和（d）XRD 研究。

图4是Ti3C2Tx、R-Ti3C2Tx 和 M40AA 的 XPS 分析。 (b-f) M40AA 中元素的 XPS 光谱，(b) C 1s，(c) Ti 2p，(d) O 1s，(e) F 1s 和 (f) Ca 2p。

图5是（a）气凝胶的亲水性研究。（b）气凝胶的孔隙率。（c）M40AA 在一次太阳辐射下的最高干湿温度。（d）AA 在横向的形态。（e）M40AA 在横向（i 和 ii）和纵向（iii 和 iv）的形态显示垂直通道。

图6是（a）一次太阳辐射下海藻酸盐基气凝胶的干态温度和（b）湿态温度。（c）一次太阳辐射下的水分蒸发性能。（d）DSC 曲线。（e）一次太阳辐射下的蒸发速率和蒸发效率。（f）不同太阳辐射下 M40AA 的蒸发性能。

图7是（a）M40AA在一次太阳辐射下的蒸发速率性能稳定性，结果以n=6的平均值±SD表示，（*表示差异显著P<0.05）。（b）利用M40AA，pH值对蒸发速率的影响。（c）使用M40AA时不同盐浓度的蒸发速率。（d）基于Ti3C2Tx的蒸发器性能比较。

图8是（a）单日照下七小时蒸发实验的净化性能比较。（b）染料废水净化前后的分析。（c）河水和纯净水中的离子浓度。（d）海水（模拟）和纯净水中的离子浓度。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.133363

引用：Ahmad, Muhammad Muneeb, et al. "Facile construction of a super hydrophilic and highly porous Ti3C2Tx/alginate aerogel solar evaporator for water evaporation and purification." Separation and Purification Technology (2025): 133363.

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