基于咖啡渣生物质碳的Janus光热蒸发器用于高效抗盐太阳能水净化

摘要

以废弃咖啡渣为前驱体，通过热解法制备碳化咖啡渣生物质纳米材料（CG）,并将其作为光热材料.采用十八烷基三氯硅烷（OTS）对滴涂CG后的亲水性酚醛泡沫（CG@PF）进行表面疏水改性，构建了一种具有Janus结构的蒸发器.该蒸发器由上层疏水的OTS-CG光热层与下层亲水的酚醛泡沫（PF）供水基底组成，形成具有不对称润湿特性的Janus结构.一系列实验结果表明，当滴涂的CG质量浓度为10 mg·mL^-1时，所制备的OTS-10-CG@PF蒸发器性能最佳，在0.5、1.0和2.0 kW·m^-2模拟太阳光辐照下蒸发速率分别达到0.87、2.52和3.67 kg·m^-2·h^-1.该蒸发器在户外实验中的日平均产水量为1.29 kg·m^-2,在模拟海水中连续14 d的户外循环蒸发实验中未出现明显盐结晶，显示出良好的抗盐性能.此外，OTS-10-CG@PF对含重金属离子的废水和含有机染料的废水均表现出较好的净化能力，表明其在废水处理领域具有潜在的应用前景.

关键词

光热材料 / 生物质 / Janus结构 / 界面蒸发 / 海水淡化