聚多巴胺改性碳纳米管用于纤维素基气凝胶海水淡化

摘要

太阳能蒸发技术被认为是获取淡水的有效途径。然而，低的光热转换效率和低蒸发速率一直是太阳能蒸发器面临的问题，因此，提高太阳能蒸发器的光热转化效率和蒸发速率一直是研究的热点。本研究通过冷冻铸造方法，构筑纳米纤维素/水性聚氨酯基太阳能界面蒸发器，在体系内引入聚多巴胺改性的多壁碳纳米管作为光热功能纳米粒子，赋予蒸发器高效光热转化效率。通过冷冻铸造法赋予此蒸发器的定向孔道结构，在气凝胶表面有助于增强对光的折射和散射，减少反射，促进光的吸收，并有利于毛细作用应用于海水淡化。研究结果表明，当聚多巴胺改性的多壁碳纳米管的添加量为纳米纤维素固含量的3倍时，该蒸发器具有最好的光热转化效果。在标准太阳光照下，该蒸发器的蒸发速率高达3.39 kg/（m²·h）,蒸发效率为98.56%。并且在质量分数为20%的高盐海水中仍能保持2.56 kg/（m²·h）的蒸发速率，证明了其在实际应用中的可靠性和高效性。这项工作证明了纤维素基气凝胶在海水淡化中实现高蒸发速率的可行性，并为缓解淡水短缺这一问题提供解决方案。

关键词

纤维素 / 气凝胶 / 多巴胺 / 多壁碳纳米管 / 海水淡化