近日,南京林业大学韩景泉教授课题组基于热分离法,系统分析和讨论了木质素在固体粉末和溶解状态下共轭强度变化的新机制,并通过在去木质化轻木表面涂覆溶解的木质素,制备了高性能的太阳能驱动边界蒸发器。
淡水资源匮乏是当今社会面临的一个重大问题,虽然地球表面覆盖着丰富的水源,但地球上大约 97% 的水都是盐水或咸水,不适合人类直接使用。因此海水淡化技术需要开发完善并进行应用。目前,海水淡化技术主要有两类:热分离法和膜分离法。而太阳能作为可持续的清洁能源无疑是应用在基于热分离方法中的优质能源之一。近年来,木基太阳能蒸发器的研究取得了长足进步,在使用木质素作为光热材料方面也取得了系列突破,但有关木质素共轭结构的强度变化机制尚未明确。本研究创新性地提出了解释木质素溶解前后共轭强度变化的机制,并利用一种耐盐、可长期使用的全木质材料制造了木质素/木基太阳能蒸发器(LWE)。蒸发器中的木质素不仅是将光能转化为热能的光热材料,还能增强蒸发器的结构强度。木质素的加入增加了 LWE 中间水的比例,从而降低了水蒸发焓。优化后的 LWE 具有更强的脱盐能力、染料去除性能和高稳定性,对太阳光的全光谱吸收率约为 83.6%,光热转换效率为 91.74%,蒸发效率为 1.93 kg m-2 h-1,超过了目前多数木质蒸发器。研究结果表明,全木质材料可用于制备性能优异的蒸发器,为解决淡水枯竭问题提供了一种新思路。
该论文以“Solar-Powered High-Performance Lignin-Wood Evaporator For Solar Steam Generation”为题,在线发表于《Advanced Functional Materials》(IF:19.0,中科院TOP期刊)。南京林业大学是第一完成单位,顾源杰博士为第一作者,韩景泉教授、杨伟胜副教授为共同通讯作者。该成果得到了国家自然科学基金等科研项目的资助。
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