南开大学化学学院陈永胜

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基于石墨烯的用于海水淡化和净化的独立太阳能转换器

太阳能是地球上所有能源的真正来源和最终的来源。作为可再生能源和清洁能源的最丰富和可持续的来源，太阳能可用于光伏，光催化和太阳能热转换等多种工艺。对于太阳能热转换而言，收集太阳能转化为热能对发电，住宅供热，海水淡化和污水处理等多种应用起到了重要作用。在这方面，虽然已经取得了很多进展和很多方法，但是它们中的大多数仍然面临着以更简单的结构实现更高的效率，改进的可扩展性和更低的成本的挑战。最近，已经提出金属纳米颗粒如金，氧化铝和其他纳米颗粒用于在太阳辐射下产生蒸汽和清洁水。然而，高成本，复杂的制造工艺和潜在的安全问题已经限制了其可能的实际应用。因此，近年来，碳材料引起了很大的兴趣，部分原因在于其低成本和高效的宽带吸收，这是实现高效太阳能-热转化和水净化应用的最重要的要求。由石墨烯（GO）大规模获得的3D交联聚合物石墨烯材料（3DGraphene）由于其多维/规模的纳米/微米结构已经表现出许多基于石墨烯的优异性能，例如超弹性，在环境条件下的氨合成。近日， 近日，南开大学的陈永胜教授（通讯作者）报道了基于石墨烯的用于海水淡化和净化的独立太阳能转换器的最新研究进展。研究人员展示了一个极其简单和独立的太阳能转换器，它仅由一个预制的3D交叉连接的蜂窝石墨泡沫材料组成，没有任何其他的辅助组件。这种简单的一体化材料可以作为一种理想太阳能热转换器，能够捕获太阳光并转化为热量，从而将来自各种水源的水分蒸发并在环境条件下产生纯净水，太阳能通量也非常低、高效率。这种可伸缩的材料被用于在环境条件下从海水和污水中获得纯净的饮用水。研究结果表明，通过使用一个简单的、可利用的、低成本的太阳能热水净化系统，在各种环境条件下，一个性能良好的单片材料平台为净化水提供了范例的改变。

文献连接：Graphene-Based Standalone Solar Energy Converter for Water Desalination and Purification(ACS Nano, 2018, DOI: 10.1021/acsnano.7b08196)