铁离子催化的木基激光诱导石墨烯制备及其海水淡化性能

摘要

在全球淡水资源日益紧张的背景下，利用太阳能进行海水淡化已成为一种受到广泛关注的解决方案。太阳能界面蒸发器是一种低能耗、低成本、高效率的新兴海水淡化技术。木材来源广泛、价格低廉，其天然的亲水多孔结构能够有效定向运输水分，较低的导热率可以减少热损失，近年来作为太阳能海水蒸发器基材备受关注。利用铁离子对木材的激光催化石墨化作用，在椴木表面原位构建出多孔的木材衍生激光诱导石墨烯（W-FeLIG）。得益于多孔LIG和其中含铁化合物的协同光热效应，该材料在250～2 500 nm的波长范围内显示出92.74%的平均光吸收率，在强度为1 kW/m²（一个太阳光照强度）的氙灯光照下，其表面温度可在15 min内从室温上升到（84.8±1.0）℃。以具有优异光热性能的W-Fe-LIG为光热层、下层多孔亲水椴木为泵水隔热层可构建得到Jannus太阳能界面蒸发器，该蒸发器在1 kW/m²的光照下，水蒸发速率可达1.36 kg/（m²·h），蒸发效率达到79.3%。本研究通过一种高效、可行的新方法制备出具有优异光吸收性的木质太阳能界面蒸发器，为木材的高值化利用提供了技术支持和理论依据，在缓解淡水资源短缺方面具有巨大的应用前景。

关键词

木材 / 铁离子 / 激光诱导石墨烯 / 光热转化 / 太阳能界面蒸发器 / 海水淡化