南京理工大学《ACS AEM》：具有三聚氰胺海绵框架的聚酰亚胺膜上的激光诱导多孔石墨烯用于长期稳定的蒸汽产生

成果简介

最近，太阳能驱动的界面蒸发已显示出其在缓解淡水短缺危机方面的巨大潜力。然而，蒸发表面的污染和成盐严重阻碍了其实际应用。本文，南京理工大学能源与动力工程学院陈雪梅教授团队在《 ACS Appl. Energy Mater》期刊发表名为“Laser-Induced Porous Graphene on a Polyimide Membrane with a Melamine Sponge Framework (PI@MS) for Long-Term Stable Steam Generation”的论文，研究通过在具有三聚氰胺海绵框架（PI@MS ）的聚酰亚胺膜上进行激光烧蚀来诱导石墨烯(LIG)。

借助发泡聚苯乙烯泡沫（绝热体）和气流成网纸（抽水通道）交替包裹，确保充足的供水和热量定位，多孔石墨烯在太阳光强度下，膜实现了高蒸发率（~1.31kg m–2h–1）和光热转换效率（~85.4%）。此外，脱盐实验表明，本工作中开发的蒸发器具有显着的稳定性和脱盐能力，因为它可以在高浓度 NaCl 溶液（10 wt %）中长时间（> 12 h）保持其蒸发性能，而无需在膜的表面和孔内形成的任何盐晶体。

图文导读

图1. PI@MS和 LIG 膜的制造过程示意图。

图2. 在这项工作中开发的太阳能蒸发器的实验装置和配置的示意图。

图3. (a) MS、(b) PI@MS膜、(c) LIG 膜和 (d) LIG 膜横截面的SEM 图像。

图5. (a) PI@MS和 LIG 膜的吸收光谱。(b) LIG 膜的孔径分布曲线。(c) LIG 膜的红外图像。(d) LIG 膜和下方水的温度变化。

图6. (a) LIG 基蒸发器在 NaCl 溶液 (10 wt%) 中连续 12 h 光照下的蒸发率和光热转换效率以及长期蒸发试验前后 LIG 膜的数字图像.(b) 其他文献研究与当前工作的抗盐能力比较。(c) 水收集实验装置的示意图。(d) 海水淡化前后的盐度。虚线代表世界卫生组织定义的饮用水标准盐度。

小结

太阳能蒸发器的海水淡化测试表明，收集到的水的盐度符合饮用标准，证明了该技术在利用海水生产淡水以缓解缺水危机方面的可行性。

文献：https://doi.org/10.1021/acsaem.1c01841