博鱼.(boyu)体育官方网站太阳能驱动界面蒸发(SDIE)是一种很有前途的水处理技术，利用太阳能作为唯一的电源来加热水，在空气-水界面产生水蒸气，从而实现水的净化。然而，SDIE技术也面临着一定的缺点和挑战，主要包括:(1)蒸发器的性能取决于材料的选择和设计，需要开发新型光热材料，优化蒸发器的结构和参数;(2)蒸发器的稳定性易受水中盐分和杂质的影响，在保证蒸发器的清洁度和功能的同时，需要采取防止盐结晶和污垢积聚的措施。值得注意的是，SDIE技术的迷人潜力超出了其独立能力，可以与一系列能源集成，因此未来的努力可能集中在探索太阳能蒸发和发电相结合的新型集成系统，或者开发太阳能蒸发的创新发电技术。在这项工作中，研究者们设计了一种通过将聚丙烯酸接枝到织物衬底上构建光热材料的工艺，通过离子交换和原位化学反应生成光热纳米颗粒。通过细致的悬浮高度优化，制备的光热材料表现出优异的蒸发性能和抗盐沉积性能。此外，通过定向浸渍，可以得到各种具有梯度结构的织物博鱼.(boyu)体育官方网站。基于EDL理论，流动的流体可以在梯度织物的两端形成电位差，从而产生短路电流。
本工作提出了一种结合聚丙烯酸（PAA）接枝、离子交换和原位化学反应的策略，分别合成用于增强太阳驱动界面蒸发的光热材料和用于发电的梯度材料。所获得的光热材料具有优异的光吸收和光热转换性能，光热织物在标准太阳光谱区域的吸光度大于94.2%可归因于光热纳米颗粒或纳米板在棉纤维表面捕获光子和光热材料的分层结构，促进多次光反射。同时，光热织物的微观结构分析揭示了纳米颗粒或纳米板在棉纤维表面均匀分散，赋予织物超亲水性和良好的水传输性能。通过采用单向流和悬浮模式的独特组合进行水蒸发，实现了高蒸发速率，所有样品都超过2.03 kg m-2h-1，最大蒸发速率为2.38 kg m kg m-2h-1，效率为84.2%。混合模式也适用于盐水处理，发现无论盐浓度如何，蒸发速率都不会受到显著影响。用10%的盐水连续处理12 h后，蒸发速率没有变化，表明蒸发材料的坚固性和稳定性博鱼.(boyu)体育官方网站。对于合成的梯度材料，流动的流体可以在梯度织物的两端建立电位差。通过调节测量距离、不同极性沉积的纳米粒子和携带的电荷量可以控制开路电压和短路电流的大小。我们使用梯度Cu-S/ PAA -棉织物获得了209.7 mV的最大输出，可以串联起来为小型电子设备供电，如数字手表。该研究不仅推动了高性能太阳能蒸发器的设计和实际应用，而且为发电材料的开发开辟了一条新的途径。
图1. (a) PAA涂层棉织物，(b)增强太阳能驱动界面蒸发的光热织物和(c)用于发电的梯度织物的制备示意图。
图3.光热转换与太阳能驱动界面蒸发性能。(a)原始棉织物和光热织物的UV-vis-NIR吸收光谱，以及气团1.5全球(AM 1.5 G)倾斜太阳光谱的归一化光谱太阳辐照度密度。(b)水分随时间的质量变化和(c)在模拟1.0 kW m-2太阳辐照下，MnO2/ PAA -棉织物作为蒸发器，在悬浮高度0至2 cm范围内单向水流时对应的水分蒸发速率。插入图显示了水蒸发的单向流和悬浮模式示意图。(d)在一次太阳照射下悬浮的原始棉织物、光热织物和散装水的加热行为。(e)模拟AM 1.5G光谱照射下散装水、原始棉织物水、光热织物的质量损失曲线。(f)光热织物的蒸发速率和能量转换效率。(g)质量随时间的变化曲线;(h)不同浓度盐溶液中Bi-S/ PAA -棉织物蒸发器的蒸发速率和能量转换效率。(i) Bi-S/ PAA -棉织物蒸发器在10%盐水中连续蒸发12小时的稳定性。
图4. 照片、微观结构和发电性能。(a)梯度织物照片。(b) Cu-S/ PAA -棉织物梯度内不同区域的SEM图像如图5a所示。(c)基于双电层理论的发电机理示意图。(d) NaCl溶液浓度对梯度Co-S/ PAA棉织物VOC和ISC的影响。(e)使用3.5%生理盐水测定梯度Cu-S/ PAA -棉织物的VOC、Isc与测量距离(x)的相关性。(f)在环境条件下，梯度织物对3.5 wt%盐水的VOC反应。(g)环境条件下梯度Cu-S/ PAA -棉织物串联发电。(h)由串联梯度Cu-S/ PAActton织物供电的电子表照片。
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