成果简介
为了应对日益严重的环境污染和健康挑战，探索利用光/电-热协同效应的多功能材料至关重要。本文，北京石油化工学院 Guangjian Xing等研究人员在《Chemical Engineering Journal》期刊发表名为“Ta4C3TX/graphene aerogels with combined photo/electro-thermal conversion performances for multifunctional applications”的论文，研究介绍了创新的 Ta4C3TX/石墨烯气凝胶（Ta4C3TX/GAs），它具有出色的光电热转换能力，可用于多种应用。Ta4C3TX/GAs 通过水热法和冷冻干燥法制备而成，具有独特的结构特征，包括分层多孔结构、低密度、大比表面积和显著的柔韧性。这些气凝胶具有优异的理化特性，如较高的日光吸收率、导电性和长期稳定性，使其能够有效地实现光/电-热组合功能。
在太阳光（1 个太阳）照射下，Ta4C3TX/GAs 在1分钟内迅速达到 90.2 ℃ 的表面温度。通过利用其光/电热功能，Ta4C3TX/GAs 被有效地应用于海水蒸汽发电、热疗、除冰和高粘度油吸收。值得注意的是，在海水蒸汽发电方面，这些气凝胶的蒸发率高达 1.43 kgm-2h-1，在太阳光照射下的光热转换效率为 90.06%。此外，Ta4C3TX/GAs 还被证明是光热疗法和光/电热除冰中的高效加热器，而且由于其光热加热能力，还能吸收高粘度油类。总之，这项研究为推动基于气凝胶的光/电热多功能材料的发展提供了宝贵的见解。
图文导读
方案1。Ta4C3TX/GAs的制备工艺。
图1。在1个太阳（a-c）、2个太阳（d-f）、3个太阳（g-i）和自然太阳（j-l）照射下，Ta4C3TX/GAs的海水质量损失、蒸发速率和转化效率。
图2.有/无阳光照射时，Ta4C3TX/GAs 的除冰过程。
图3. 使用 TGA-6 除冰过程中不同时间段冰/水的数字图像（a）和红外热图像（b），（c）不加热情况下除冰过程的数字图像。
小结
总之，在Ta4C3TXMXene纳米片剥离的基础上，通过水热法和冷冻干燥法成功制备了Ta4C3TX/GAs光电热转换组合材料。Ta4C3TX/GAs 因其出色的光电热转换能力，在太阳能驱动的蒸汽发电、光热治疗、除冰和高粘度吸收等应用中效果显著。Ta4C3TX/GAs 在暴露于阳光或低电压时温度会迅速升高，这归因于它们对阳光的广谱吸收和高导电性，其中气凝胶中Ta4C3TX的负载质量起了重要作用。研究发现，Ta4C3TXMXene 的多孔结构、亲水性和加入量可提高Ta4C3TX/GAs 在太阳光驱动下的海水蒸发性能，即使在室外条件下也能实现较高的蒸发率和转换效率。此外，Ta4C3TX/GAs 在光热治疗和光/电热除冰方面也大有可为。此外，Ta4C3TX/GAs 的多孔结构、大比表面积和亲油润湿性使其具有广谱去除能力，对废水中包括高粘度油在内的多种有机污染物具有较大的吸收能力。通过利用Ta4C3TX/GAs 的光/电-热协同效应，可为解决环境污染和人类健康问题提供一种前景广阔的方法。
文献：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151196
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