Цэвэр усны хомсдол нь нийгмийн хөгжилд улам бүр ноцтой сорилт болж байна. Дэлхийн хүн амын 29 хувь нь ундны усны хомсдолтой байгаа бөгөөд хүн амын өсөлт, байгаль орчны асуудлаас шалтгаалж цэвэр усны хэрэгцээ нэмэгдсээр байна. Ариун цэврийн байгууламжтай холбоотой цэвэр ус нь коронавирусын өвчин (Neocoronavirus уушгины хатгалгаа) дэгдэлтийн өнөөгийн нөхцөлд онцгой чухал юм. Нарны эрчим хүчээр ажилладаг усны ууршилт нь далайн ус болон бохир уснаас нарны гэрлийг эрчим хүчний цорын ганц орц болгон ашиглан цэвэр ус үйлдвэрлэх хамгийн ирээдүйтэй технологийн нэг гэж тооцогддог. Технологи нь нарны энергийг дулаан болгон хувиргах ууршуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг нарны шингээгч дээр ихээхэн тулгуурладаг. Усны өндөр ууршилт, нарны дулааныг хувиргах үр ашигт хүрэхийн тулд хамгийн тохиромжтой материал нь нарны спектрийн ихээхэн хэсгийг үр ашигтай ашиглах өргөн хүрээний шингээлттэй, дулааны алдагдлыг дарах дулаан дамжуулалт багатай, усыг үр ашигтай тээвэрлэх гурван хэмжээст (3D) сүвэрхэг сувагтай байх ёстой. Одоогийн байдлаар эрдэмтэд нүүрстөрөгч (жишээлбэл, графен эсвэл нүүрстөрөгчийн нано хоолой), полимер, металл, металлын исэл, тэдгээрийн эрлийз гэх мэт янз бүрийн фототермаль материалыг боловсруулжээ.
Эрдэмтэд сүүлийн жилүүдэд хайгуул хийж, олон нээлт хийхээр шаргуу ажиллаж байгаа тул сүүлийн жилүүдэд фототермал цэвэр ус үйлдвэрлэх судалгааны ахиц дэвшлийн талаар хэд хэдэн сэдэвчилсэн нийтлэлээс олж мэдье.
- Байгалийн харилцаа: Ургамлын навч нарны эрчим хүчээр ажилладаг, өндөр үр ашигтай ус цэвэршүүлэгчийг өдөөдөг.
Байгалийн судасны ургамлын навчнууд нь нарны гэрлээр ажилладаг тонн цэвэр ус үйлдвэрлэхийн тулд осмосын даралт, транспираци болон ялгаралтын зөрүүгээс хамаардаг. Үүнээс санаа авч, Чинхуа Их Сургуулийн Чун Лигийн бүлгийн судлаачид усыг үр ашигтай цэвэршүүлэх, үйлдвэрлэх зориулалттай нарны гэрлээр ажилладаг цэвэршүүлэгчийг мэдээлсэн. Энэхүү нарны гэрлээр ажилладаг цэвэршүүлэгч нь хэт гидрофил меламин хөөсний нуруунд бэхлэгдсэн, гадна талдаа PNIPAm-өөрчлөгдсөн графен (PG) шүүлтүүрийн мембранаар бүрсэн сөрөг температурт хариу үйлдэл үзүүлдэг поли(N-изопропилакриламид) гидрогель (PN)-тэй. Молекулын динамикийн симуляци болон туршилтын үр дүнгээс харахад харьцангуй хатуу меламин нурууны хэт гидрофил шинж чанар нь PNPG-F цэвэршүүлэгчийн хавдах/хавдах хурдыг мэдэгдэхүйц хурдасгадаг болохыг харуулсан. Нарны гэрлийн ижил эрчимтэй цацрагийн дор энэхүү оновчтой инженерчлэлийн бүтэц нь ууршилт болон дуслын нэмэлтийн синергетик нөлөөгөөр давсны уусмалаас нэг PNPG-F-ийг 4.2 кг/м2/цаг цуглуулж, > 99% ионыг зайлуулах боломжийг олгосон. Зохиогч энэхүү өндөр үр ашигтай нарны гэрлээр ажилладаг системийг янз бүрийн ус цэвэршүүлэх хэрэглээнд өргөн хүрээнд ашиглах боломжтой гэж төсөөлж байна. Судалгааг Nature сэтгүүлийн Nature communications сэтгүүлд “Ургамлын навчнаас санаа авсан нарны гэрлээр ажилладаг цэвэршүүлэгч нь өндөр үр ашигтай цэвэр ус үйлдвэрлэхэд зориулагдсан” гарчигтай өгүүлэл болгон нийтлүүлжээ.
- Шинжлэх ухааны дэвшил: Нарны усыг цэвэршүүлэх зориулалттай гэрэл шингээх гидрогелийн өндөр чийгшүүлэх чадвартай полимер сүлжээ.
Ус цэвэршүүлэх зориулалттай нарны усыг ууршуулах нь цэвэр ус үйлдвэрлэх ирээдүйтэй технологи юм. Гэсэн хэдий ч нарны уур үйлдвэрлэх нь эрчим хүч их шаарддаг тул байгалийн өдрийн гэрэлд ус бага гаргадаг. Иймд усны ууршилтын эрчим хүчний хэрэгцээг бууруулж, нарны ус цэвэршүүлэх ажлыг хурдасгах шинэ материал гаргах хэрэгцээ их байна. АНУ-ын Техас мужийн Остин дахь профессор Гуйхуа Юй групп ус ууршуулахын тулд бага эрчим хүч (усны эзэлхүүний 50% -иас бага) зарцуулдаг гэрэл шингээгч нь поливинил спирт ба хитозанаас бүрдсэн өндөр чийгшүүлсэн гэрэл шингээх гидрогель (h-LAH) гэж мэдээлсэн. h-LAH-ийн чийгшүүлэх чадварыг нэмэгдүүлэх нь усны төлөв байдлыг өөрчилж, усыг хэсэгчлэн идэвхжүүлж, улмаар усны ууршилтыг хөнгөвчлөх боломжтой болохыг харуулсан. h-LAH нарны уурын үйлдвэрлэлийг 3.6 наранд ~2 кг/м1/цаг хүртэл дээд хэмжээнд хүргэсэн. h-LAH-д суурилсан нарны усны ууршилт нь нарийн төвөгтэй ионы бохирдуулагчдын эсрэг урт хугацааны бат бөх, бохирдуулах шинж чанарыг харуулсан. Судалгааг Science subjournal Science Advances сэтгүүлд “Өндөр үр ашигтай цэвэр ус үйлдвэрлэхэд зориулсан ургамлын навчнаас өдөөгдсөн нарны гэрэлд суурилсан цэвэршүүлэгч” гарчигтай нийтлэлд нийтлэв.
- Angew: Фототермаль усны ууршилтанд зориулсан супергидрофил, өргөн долгионы гэрлийг шингээх чадвартай COF материалууд
Сүвэрхэг органик полимер, ялангуяа ойрын хэт улаан туяаны (NIR) бүсэд байгалийн гидрофобик чанар, гэрлийн шингээлт нь хязгаарлагдмал байдаг нь нарны уурын үйлдвэрлэлд (SSG) хэрэглэхэд саад болж буй хоёр саад бэрхшээл юм. Жилиний их сургуулийн Шиаоли Яны бүлгийн судлаачид 1,4,5,8 тетракис(фениламино)антрацен-9,10-дион (TPAD) (TPAD-COF) дээр үндэслэсэн ковалент органик бүтэц (COF)-ийг бүтээсэн бөгөөд энэ нь NIR-ийн SSG/ бүс нутгийг бүхэлд нь хамарсан супергидрофил, өргөн гэрлийн шингээлтээр тодорхойлогддог. TPAD-COF нь ямар ч нэмэлтгүйгээр үр ашигтай фототермаль хувиргах материалын хувьд 1.42 кг/м2/цаг усны маш сайн ууршилтыг харуулж, нарны эрчимтэй нэг цацрагийн дор 94% -ийн эрчим хүч хувиргах өндөр үр ашигтай байдаг. TPAD-д суурилсан COF гэрлийн шингээлтийн хүрээг цаашид өргөтгөхөд хелатжуулсан BF2 молекулуудыг нийлэгжүүлсэний дараах өөрчлөлтөөр хийсэн. Системчилсэн хяналтын туршилт, дүн шинжилгээ нь фототермаль усны ууршилтанд ашиглагдаж буй одоогийн TPAD-д суурилсан COF-д фототермаль хувиргах материалын гидрофиль чанар илүү давамгайлах үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг баталж байна. “Супергидрофил 2D ковалент органик тогтолцоо нь нарны уурыг үр ашигтайгаар үйлдвэрлэх өргөн зурвасын шингээгч” нэртэй судалгааны ажил нь олон улсын шилдэг сэтгүүл болох Angewise-д хэвлэгджээ. Уг бүтээлийг олон улсын шилдэг сэтгүүл Angew сэтгүүлд нийтлүүлсэн. Хими. Int. Эд.
- JACS: Усны фототермаль ууршилтад зориулсан гидрофилик-гидрофобик хос муж COF/графен гидрогель
Нарны усны ууршилт нь дэлхийн усны хомсдолыг арилгахад туслах тогтвортой ус цэвэршүүлэх технологи юм. Гэсэн хэдий ч энэ технологи нь эрчим хүчний өндөр зарцуулалт, усны ууршилтын ууршилтын хурд багатай тул ихээхэн бэрхшээлтэй тулгардаг. ХБНГУ-ын Берлин хотын Техникийн их сургуулийн профессор Арне Томасын бүлэг энгийн in situ өсөлтийн стратегиар дамжуулан нэг материалд гидрофиль болон гидрофобик бүсүүдийг агуулсан ковалент органик бүтэц (COF)/графен хос бүст гидрогелийн талаар мэдээлж байна. Гидрофилик COF нь гидрофобик графены бүсийн нэг хэсгийг хамардаг. Хоёр чийгшүүлэх бүсийг нарийн хянах замаар эрлийз гидрогель нь үр дүнтэй гэрэл хураах, чийгшүүлэх чадвар, усны агууламжийг оновчтой болгож, усны ууршилтын эрчим хүчний хэрэгцээг бууруулдаг. Нарны шингээгчийн хувьд хос бүсийн гидрогель нь 3.69 нарны цацраг (2кВ/м1)-д 1 кг/м2/цаг хүртэл уур үүсгэдэг бөгөөд энэ нь бусад дэвшилтэт материалуудтай харьцуулах боломжтой юм. Нэмж дурдахад энэхүү гидрогелийн ууршуулагчийг далайн болон бохир уснаас ундны ус үйлдвэрлэхэд ашиглаж болох нь ус цэвэршүүлэх боломжийг харуулж байна. Судалгааны ажлыг JACS сэтгүүлд “A Covalent Organic Framework/Graphene Dual-Region Hydrogel for Enhanced Solar-Driven Water Generation” нэртэйгээр олон улсын шилдэг сэтгүүл болох JACS сэтгүүлд нийтлэв.
- Шинжлэх ухааны дэвшил: Усны сараана цэцгийн иртэй бүтэцтэй, өндөр үр ашигтай фототермал ус ууршуулагч
Сүүлийн жилүүдэд гадаргуу хоорондын нарны уурыг бий болгох нь давсгүйжүүлэх, бохир ус цэвэрлэхэд эрчим хүч хувиргах өндөр үр ашигт хүрэх боломжийг харуулж байна. Гэсэн хэдий ч нарны шингээгч дээр бохирдол эсвэл давс зайлшгүй хуримтлагддаг тул өндөр ууршилтыг хадгалах боломжгүй юм. Ууссан бодисын концентраци ихсэх тусам задрал хурдасдаг. Энэ асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд Нанжингийн их сургуулийн профессор Жиа Жугийн бүлэг усны сараана навчны бүтцээс санаа авч олон үе шаттай бүтэц зохион бүтээжээ (Усан сараана-аас сэдэвлэсэн шаталсан бүтэц (WHS) фототермал уур хувиргах төхөөрөмж нь 80% давс, өндөр концентрацитай усыг цэвэршүүлэхэд 10%-ийн фототермал хувиргах үр дүнд хүрэх боломжтой. хаягдал ус. Өндөр концентрацитай давсны уусмал ба бохир усыг цэвэрлэх явцад (өөрөөр хэлбэл, "тэг ялгадас") гадаргуу нь цэвэр хэвээр байх үед фототермаль хувиргах үр ашиг нь мэдэгдэхүйц буурахгүй байгааг дурдах нь зүйтэй.
- Нано энерги: фототермаль усыг ууршуулах зориулалттай молибдений дисульфид
Дийкин Их Сургуулийн Хилийн Материалын Хүрээлэнгийн Лифенг Ваны бүлгийн судлаачид хэсэгчилсэн талст хувиргалтаар нарны усыг ууршуулах шилжилтийн металлын дисульфид ба азотоор баялаг нитридийн гетеро бүтцийн цувралыг боловсруулсан. Ялангуяа эдгээр дэвшилтэт 2D гетеро бүтцүүд нь хэт улаан туяаны мужид спектрийн шингээлтийг сайжруулж, ус, хүчил, сууриуд зэрэг янз бүрийн уусмалд маш сайн химийн тогтвортой байдлыг харуулдаг. Хамгийн чухал нь спектрийн шингээлтийн эрчим нэмэгдэж, дулааны алдагдал буурсан тул MoS2-Mo5N6/ меламин хөөс (MF) нарны дулааны төхөөрөмж нь өндөр ууршилтын хурд (2.31 кг м-2цаг-1) болон хувиргалтын үр ашгийг (106.6%) харуулдаг бөгөөд энэ нь MoS2/MF болон MF/усны нарны төхөөрөмжөөс тус тус 1.4 ба 4.7 дахин өндөр юм. Энэхүү бүтээл нь нарны ус үүсгэх маш сайн фототермаль гүйцэтгэлтэй азотоор баялаг нитридийн дэвшилтэт 2D-2D TMDs цувралыг гаргаж авсан. Энэхүү бүтээл нь олон улсын шилдэг сэтгүүл болох Nano energy-д “Нарны ус үйлдвэрлэх зориулалттай шилжилтийн металлын дихалкогенид ба азотоор баялаг нитридийн дэвшилтэт 2D-2D гетероструктур” нэртэйгээр нийтлэгдсэн.
Нарны фототермаль усыг ууршуулах технологи нь дэлхийн цэвэр усны хомсдолыг арилгах төлөвтэй байгаа бөгөөд одоо шийдэх ёстой зүйл бол фототермал материалыг хямд өртөгтэй бэлтгэх, өндөр үр ашигтай ажиллах, түүнчлэн практик хэрэглээний орчинд ашиглах тогтвортой байдал, зөөврийн байдал бөгөөд бүх хүн төрөлхтний эрт ашиг тусын тулд ирээдүйд илүү үр дүнд хүрэхийг тэсэн ядан хүлээж байна!
Меламин хөөсний талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл авахыг хүсвэл [email protected] хаягаар бидэнтэй холбогдох эсвэл +86-28-8411-1861 утсаар холбогдоно уу.
Зарим зураг, бичвэрийг интернетээс хуулбарласан бөгөөд зохиогчийн эрх нь анхны зохиогчид хамаарна. Хэрэв ямар нэгэн зөрчил байвал бидэнтэй холбогдож устгана уу.