南京林业大学高效能量转换材料与技术创新团队在《Nano Energy》上发表研究成果

【南林新闻中心讯】近日,我校高效能量转换材料与技术创新团队在国际能源领域顶级期刊《Nano Energy》(中文译名《纳米能源》,影响因子:17.881)上发表了题为“Design and performance boost of a MOF-functionalized-wood solar evaporator through tuning the hydrogen-bonding interactions”的研究论文(文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128552200101X)。

南京林业大学为第一完成单位,理学院陆依副教授为第一作者,创新团队带头人杨小飞教授和南澳大利亚大学徐浩兰博士为通讯作者。该项目得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金以及南京林业大学标志性成果培育项目的资助。

近年来,新兴的太阳能驱动界面蒸发技术由于其低成本、无污染、可持续等优点,在应对全球淡水资源匮乏领域展现出巨大的应用前景,如何巧妙设计和精准构筑高效光热蒸发器是光热界面蒸发技术的关键核心和难点问题。木材是最丰富、可持续、且结构丰富的材料之一,具有天然多孔结构和丰富表面官能团的木基功能材料为开发新型高效太阳能光热蒸发器开拓了新的思路。

团队在前期研究工作的基础上,基于巴沙木的三维多孔结构、快速水传输和隔热特性,利用纤维素功能基团与金属阳离子的静电吸附效应,实现了金属有机框架(MOF)纳米材料在木材孔道中的原位生长,成功制备出MOF改性和聚多巴胺(PDA)修饰的木基复合光热蒸发器。研究表明,木材表面原位生长的MOF纳米颗粒能够有效减弱水分子间的氢键密度、改变汽化势垒、显著降低界面水的蒸发焓,促进其在界面处的蒸汽转化,此外,MOF纳米颗粒与PDA之间的耦合作用可以提升对太阳光谱的高效吸收。研究发现,新型木基光热蒸发器在一个标准太阳光强照射下获得了2.70 kg m-2 h-1的快速蒸发速率,超过传统二维界面光热蒸发器蒸发速率的理论极限(~ 1.46 kg m-2 h-1),同时对水环境中的重金属和有机污染物具有高效的去除效果,在海水淡化和水质净化等领域具有良好的应用前景。研究提供了一种高效多功能木基太阳能蒸发器的设计构建策略,也为具有自主知识产权的新型木基功能材料设计开发提供了新的思路。

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原文链接:https://news.njfu.edu.cn/zhxw/20220228/i248792.html

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