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中山大学余树东Materials Horizons | 铁催化激光诱导纤维素纸上的石墨烯用于太阳能驱动的界面蒸发

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Part 1 文章简介

太阳驱动的界面蒸发(Interfacial Solar Steam Generation,ISSG)已成为通过海水淡化生产淡水的有前途的策略。虽然以纤维素为基础的光热材料在太阳能蒸汽发电中受到了极大的关注,但传统的表面改性技术(如涂层和碳化)往往存在制备繁琐和设计灵活性有限的问题。

这项研究开创了一种无损激光处理策略,可以在化学修饰的纤维素基质上同时诱导空间受控的石墨烯结构和氧化铁纳米结构。通过将宽带光吸收(~ 93.28%的太阳加权吸收率)与分层水通道协同集成,二维蒸发器在1次太阳照射下实现了卓越的蒸发性能(1.62 kg m-2 h-1,99.0%的效率)。值得注意的是,当通过简单的单折叠配置成三维架构时,蒸发性能可提高到1.82 kg m-2 h-1。详细的表征表明,激光诱导的碳热还原生成了氧化铁-石墨烯复合材料作为光吸收剂,同时保持了纤维素固有的亲水性以便快速毛细泵送。值得注意的是,工程化架构展示了增强的机械稳健性(抗拉强度提高了234%),以及可编程折叠性,从而扩展了在各种海水淡化场景中的适用性。这种激光直接写作模式为开发下一代基于纤维素的太阳能蒸发器建立了一条可持续的途径。相关工作以“Iron-catalyzed laser-induced graphene on cellulose paper for solar-driven interfacial evaporation”发表在国际期刊《Materials Horizons》(JCR一区,IF:10.7)上。中山大学先进制造学院余树东助理教授为该论文通讯作者,硕士研究生张静为该论文第一作者。

Part 2 主要图表

图1 CP、CP/L 和 CP/Fe-L 的制造过程和扫描电子显微镜(SEM)图像。(a)CP/Fe-L 制造过程的示意图。CP/Fe-L 是通过在纤维素纸上涂覆单宁-铁溶液后进行激光处理制成的。(b-d)不同放大倍数的 SEM 图像:(b)CP,(c)CP/L,和(d)CP/Fe-L。

图 2 CP、CP/L、CP/Fe 和 CP/Fe-L 的表征结果。(a) CP/Fe-L 上 Fe、C 和 O 的 SEM 元素分布图,显示 Fe 在表面均匀分布。(b) CP、CP/L、CP/Fe 和 CP/Fe-L 的 XRD 图谱和 (c) 拉曼光谱。(d) CP/Fe-L 的 Fe 2p XPS 光谱。(e) CP、CP/L、CP/Fe 和 CP/Fe-L 的 XPS 全谱。(f) CP、CP/L、CP/Fe 和 CP/Fe-L 的 FTIR 光谱。

Part 3 作者简介

余树东,博士,中山大学先进制造学院“百人计划”助理教授,硕士生导师。在

Adv. Funct. Mater.、Energy Convers. Manage.、Small
等期刊以第一/通讯作者发表论文20余篇,包括4篇封面论文,ESI高被引论文1篇;谷歌学术引用1200余次,H指数22。主持项目10余项,其中包括2项国家级项目,5项省部级项目。曾获得上银优秀机械博士论文奖、广东省科技进步一等奖等奖项。主要从事仿生功能结构、太阳能利用、被动辐射冷却等研究。

张静,中山大学先进制造学院2024级硕士研究生。获得过研究生小米奖学金。在

Mater. Horiz.、Energy Convers. Manage.、Small、CRPS
以第一/二/三作者发表过论文4篇。目前正在进行柔性传感器材料,界面蒸发等方面的研究。

期刊:Materials Horizons

题目:Iron-catalyzed laser-induced graphene on cellulose paper for solar-driven interfacial evaporation

作者:Jing Zhang, Yujun Wei, Penghui Chen, Zhijian Huang, Qixu Yu, Jing Tan, Hongzhen Zeng and Shudong Yu

DOI:10.1039/d5mh01166c

原文链接:https://doi.org/10.1039/d5mh01166c

引用:Zhang, Jing, et al. "Iron-catalyzed Laser-Induced Graphene on Cellulose Paper for Solar-driven Interfacial Evaporation." Materials Horizons (2025).

欢迎各位科研人分享自己的研究工作,请将研究工作或自行拟好的推文发送到竹子学术邮箱,竹子学术邮箱为:zhuzixueshu@163.com。

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