Таза суунун жетишсиздиги социалдык өнүгүү үчүн барган сайын олуттуу көйгөй болууда. Жер шарынын калкынын 29% таза ичүүчү сууга жетишпей жатканы жана калктын санынын өсүшүнө жана экологиялык көйгөйлөргө байланыштуу таза сууга болгон суроо-талап дагы эле көбөйүп жатканы маалымдалган. Санитария менен байланышкан таза суу коронавирустук оорунун (Neocoronavirus пневмониясынын) азыркы учурунун контекстинде өзгөчө маанилүү. Күн энергиясы менен суунун буулануусу деңиз сууларынан жана саркынды суулардан таза суу алуу үчүн эң келечектүү технологиялардын бири болуп эсептелет жана күн нурун жалгыз энергия булагы катары колдонуу менен эсептелет. Технология күн энергиясын жылуулукка айландыруу үчүн бууланткычтын ролун аткарган күн соргучтарына таянат. Суунун жогорку буулануу ылдамдыгына жана күндүн жылуулук конверсиясынын эффективдүүлүгүнө жетүү үчүн идеалдуу материал күн спектринин чоң бөлүгүн эффективдүү пайдалануу үчүн сиңирүүнүн кеңири диапазонуна, жылуулуктун жоголушун басуу үчүн жылуулук өткөрүмдүүлүктүн төмөн болушуна жана эффективдүү суу транспорту үчүн үч өлчөмдүү (3D) тешиктүү каналдарга ээ болушу керек. Буга чейин окумуштуулар көмүртектин (мисалы, графен же көмүртек нанотүтүкчөлөрү), полимерлер, металлдар жана металл оксиддери жана алардын гибриддери ж.б. негизинде түрдүү фототермикалык материалдарды иштеп чыгышкан.
Окумуштуулар акыркы жылдарда изилдөө жана көптөгөн ачылыштарды жасоо үчүн талыкпай иштеп жатышат, ошондуктан келгиле, акыркы жылдарда фототермалдык таза сууну түзүү боюнча изилдөөлөрдүн жүрүшү жөнүндө бир нече актуалдуу басылмалардан билели.
- Жаратылыш байланыштары: Өсүмдүк жалбырактары күндөн энергия алган, жогорку эффективдүү суу тазалагычты шыктандырат.
Табигый кан тамыр өсүмдүктөрүнүн жалбырактары осмос басымынын, транспирациянын жана бөлүп чыгаруунун айырмачылыктарына таянып, күн нуру менен иштеген тонналаган таза сууну өндүрөт. Мындан шыктанып, Цинхуа университетиндеги Чун Линин тобунун изилдөөчүлөрү сууну натыйжалуу тазалоо жана өндүрүү үчүн күн нуру менен иштеген тазалагыч жөнүндө кабарлашты. Бул күн нуру менен иштеген тазалагыч супергидрофилдик меламин көбүгүнүн негизине бекитилген жана сыртынан PNIPAm-модификацияланган графен (PG) чыпка мембранасы менен капталган терс температурага жооп берүүчү поли(N-изопропилакриламид) гидрогели (PN) менен жабдылган. Молекулярдык динамиканы симуляциялоо жана эксперименталдык жыйынтыктар салыштырмалуу катуу меламин негизинин супергидрофилдик мүнөзү PNPG-F тазалагычынын шишик/шишикти кетирүү ылдамдыгын бир топ тездеткенин көрсөттү. Ошол эле күн нурунун интенсивдүүлүгүнүн нурлануусу астында, бул рационалдуу түрдө иштелип чыккан түзүлүш буулануунун жана тамчылатып кошуунун синергетикалык таасири аркылуу туздуу суудан бир PNPG-F үчүн 4.2 кг/м2/саат чогултууну жана > 99% ионду алып салууну камсыз кылды. Автор бул жогорку натыйжалуу күн нуру менен иштеген системаны сууну тазалоонун ар кандай тармактарында колдонуунун чоң потенциалын элестетет. Изилдөө Nature журналынын Nature communications журналында "Өсүмдүктөрдүн жалбырактары жогорку натыйжалуу таза суу өндүрүү үчүн күн нуру менен иштеген тазалагычтан шыктанган" деген аталыштагы макала катары жарыяланган.
- Илимдин жетишкендиктери: Күн суусун тазалоо үчүн жарыкты сиңирип алуучу гидрогелдердин жогорку гидраттуу полимердик тармактары
Сууну тазалоо үчүн күн суунун буулануусу тузсуз сууну өндүрүүнүн келечектүү технологиясы болуп саналат. Бирок, күндүн буусу энергияны көп талап кылат, натыйжада табигый күн нуру астында суу аз өндүрүлөт. Ошондуктан, суунун бууланышы үчүн энергияга болгон керектөөнү азайта ала турган жана күн суусун тазалоону тездете ала турган жаңы материалдарды иштеп чыгууга чоң муктаждык бар. Профессор Гуйхуа Юнун Остин шаарындагы (Техас штаты, АКШ) тобу суунун бууланышы үчүн азыраак энергияны (суунун көлөмүнүн <50%) колдоно ала турган, гидратациянын негизи катары поливинил спиртинен жана хитозандан жана полипиролдон турган жогорку гидратталган жарыкты сиңирүүчү гидрогельди (h-LAH) билдирди. h-LAH гидратация жөндөмдүүлүгүн жогорулатуу суунун абалын өзгөртүүгө жана сууну жарым-жартылай активдештирүү, ошону менен суунун бууланышын жеңилдетүү мүмкүн экени көрсөтүлдү. h-LAH күн буусунун өндүрүшүн 3.6 күндө ~2 кг/м1/саат рекорддук көрсөткүчкө чейин көбөйттү. h-LAH негизинде күн суунун буулануусу, ошондой эле татаал иондук булгоочу заттарга каршы узак мөөнөттүү туруктуулукту жана антифулинг касиеттерин көрсөттү. Изилдөө Science Subjournal Science Advances журналында “Өсүмдүк жалбырактары жогорку эффективдүү таза суу өндүрүү үчүн күн нуру менен иштеген тазалоочу” деген макалада жарыяланган.
- Angew: фототермалдык суу буулануу үчүн супергидрофилдүүлүк жана кең толкун узундуктагы жарык жутуу менен COF материалдар
Өзгөчө жакын инфракызыл (NIR) чөлкөмүндө көзөнөктүү органикалык полимерлердин мүнөздүү гидрофобдуулугу жана жарыкты сиңирүү жөндөмдүүлүгү, аларды күн буусу өндүрүүдө (SSG) колдонууга тоскоол болгон эки тоскоолдук болуп саналат. Цзилинь университетинин Сяоли Ян тобунун изилдөөчүлөрү 1,4,5,8 тетракис (фениламино)антрацен-9,10-дион (TPAD) (TPAD-COF) негизинде коваленттүү органикалык алкак (COF) иштеп чыгышты, ал супергидрофилдүүлүк жана NIR/NIR аймагынан көрүнгөн бүткүл SSG аймагын камтыган жарыкты кеңири сиңирүү менен мүнөздөлөт. TPAD-COF, эч кандай кошумчалары жок эффективдүү фототермикалык конверсиялоочу материал катары, суунун 1.42 кг/м2/саатка эң сонун буулануусун көрсөтөт жана бир күндүн интенсивдүүлүгүнүн нурлануусу астында энергияны өзгөртүүнүн 94% жогорку эффективдүүлүгүнө жетет. TPAD негизиндеги COF жарыкты жутуу диапазонун дагы кеңейтүү хелатталган BF2 молекулаларынын синтетикалык модификациясы аркылуу жетишилди. Системалык контролдук эксперименттер жана анализдер фототермикалык конверсиялык материалдын гидрофилдүүлүгү фототермалдык сууну буулантуу үчүн колдонулган учурдагы TPAD негизиндеги COFтерде көбүрөөк басымдуу роль ойноорун тастыктайт. "Супергидрофилдик 2D коваленттик органикалык алкактар эффективдүү күн буусу үчүн кең тилкелүү абсорберлер" деп аталган изилдөө иши жогорку деңгээлдеги эл аралык Angewise журналында жарыяланган. Иш жогорку эл аралык Angew журналында жарыяланган. Хим. Int. Эд.
- JACS: сууну фототермалдык буулантуу үчүн гидрофилдик-гидрофобдук кош региондук COF/графен гидрогели
Күн суунун буулануусу глобалдык суунун тартыштыгын жоюуга жардам бере турган сууну тазалоонун туруктуу технологиясы. Бирок, бул технология, анткени жогорку энергия керектөө жана суунун буулануу төмөн буулануу ылдамдыгы чоң кыйынчылыктарга дуушар болот. Берлиндеги Техникалык университеттин профессору Арне Томастын тобу, Германия, бир материалда гидрофиликтүү жана гидрофобдук аймактарды камтыган коваленттүү органикалык алкак (COF)/графен кош региондук гидрогели жөнүндө жөнөкөй in situ өсүү стратегиясы аркылуу билдирди. Гидрофилдик COF гидрофобдук графен аймагынын бир бөлүгүн камтыйт. Эки нымдоочу аймакты так көзөмөлдөө менен, гибриддик гидрогел эффективдүү жарык жыйноону, жөнгө салынуучу нымдуулукту, оптималдаштырылган суунун мазмунун жана суунун бууланышы үчүн энергиянын азайышын көрсөтөт. Күн соргуч катары кош региондук гидрогел 3.69 күн нурлануусу үчүн (2кВ/м1) 1 кг/м2/саатка чейин буу генерациялоо ылдамдыгына жетет, бул башка алдыңкы материалдар менен салыштырууга болот. Кошумчалай кетсек, бул гидрогелдик бууланткычты деңиз сууларынан жана саркынды суулардан ичүүчү сууну өндүрүү үчүн колдонсо болот, бул сууну тазалоонун мүмкүнчүлүктөрүн көрсөтөт. Изилдөө иши JACS журналында “Коваленттик органикалык алкак/Графендик кош региондук гидрогель үчүн күн энергиясы менен иштетилген сууну көбөйтүү” журналында жарыяланды, JACS, жогорку эл аралык журнал.
- Илимдин жетишкендиктери: Суу лилия пластинкасынын түзүлүшү менен шыктандырган жогорку эффективдүү фототермалдык суу бууланткычы
Акыркы жылдарда, күн буусу аралык генерациялоо тузсуздандыруу жана саркынды сууларды тазалоо үчүн энергияны конверсиялоонун жогорку натыйжалуулугуна жетишүүдө чоң потенциалды көрсөттү. Бирок, жогорку буулануу ылдамдыгы улам күн абсорберде булгануу же туз сөзсүз түрдө топтолушу мүмкүн эмес. Эриген заттын концентрациясы жогорулаган сайын бузулуу тездейт. Бул көйгөйдү чечүү үчүн Нанкин университетинин профессору Цзя Чжунун тобу лилия жалбырактарынын түзүлүшүнөн шыктануу менен көп баскычтуу түзүлүштү (Water-lily-Inspired Hierarchical Structure (WHS) фототермикалык буу конверсиялоочу аппаратты) иштеп чыгышты. агынды суулар Бул жогорку концентраттуу туздуу жана саркынды сууларды тазалоо учурунда олуттуу түрдө төмөндөбөй турганын белгилей кетүү керек (б.а. "нөл разряд") жана бул иш Science Advance журналында "A Water-lily-Inspired Hierarchical Design for Stables and Evapore" деген ат менен жарыяланган.
- Нано энергия: фототермалдык сууну буулантуу үчүн молибден дисульфиди
Дикин университетинин Чек ара материалдары институтундагы Лифенг Вандын тобунун изилдөөчүлөрү жарым-жартылай кристаллдык трансформация аркылуу күн суусун буулантуу үчүн бир катар өткөөл металл дисульфиддерин жана азотко бай нитрид гетероструктураларын иштеп чыгышты. Атап айтканда, бул өнүккөн 2D гетероструктуралары инфракызыл диапазондо спектрдик сиңирүүнүн жогорулагандыгын жана суу, кислоталар жана негиздер сыяктуу ар кандай эритмелерде эң сонун химиялык туруктуулукту көрсөтөт. Андан да маанилүүсү, спектрдик сиңирүү интенсивдүүлүгүнүн жогорулагандыгына жана жылуулук жоготуусунун азайышынан улам, MoS2-Mo5N6/ меламин көбүгүнөн (MF) жасалган күн жылуулук түзүлүшү жогорку буулануу ылдамдыгын (2.31 кг м-2саат-1) жана конверсиянын натыйжалуулугун (106.6%) көрсөтөт, алар тиешелүүлүгүнө жараша MoS2/MF жана MF/суу күн түзүлүштөрүнө караганда 1.4 жана 4.7 эсе жогору. Бул иш күн суусун өндүрүү үчүн эң сонун фототермикалык көрсөткүчтөргө ээ болгон бир катар өнүккөн 2D-2D TMDs-азотко бай нитрид гетероструктураларын сунуштайт. Бул эмгек эл аралык алдыңкы журналдардын бири болгон Nano energy журналында “Күн энергиясы менен суу өндүрүү үчүн өткөөл металл дихалкогениддеринин жана азотко бай нитриддердин өнүккөн 2D-2D гетероструктуралары” деген аталыш менен жарыяланган.
Күндүн фототермалдык сууну буулантуу технологиясы таза суунун глобалдык жетишсиздигин чечет деп күтүлүүдө, азыр чечилиши керек болгон нерсе фототермикалык материалдарды арзан даярдоо, жогорку эффективдүү иштөө, ошондой эле практикалык колдонуу чөйрөлөрүндө колдонуунун туруктуулугу жана портативдүүлүгү, келечекте бүткүл адамзаттын алгачкы жыргалчылыгы үчүн дагы көп натыйжаларды күтөбүз!
Меламин көбүгү тууралуу көбүрөөк маалымат алуу үчүн биз менен [email protected] дареги боюнча байланышыңыз же +86-28-8411-1861 телефону аркылуу байланышыңыз.
Кээ бир сүрөттөр жана тексттер интернеттен көчүрүлгөн жана автордук укук түпнуска авторго таандык. Эгерде кандайдыр бир бузуу болсо, өчүрүү үчүн биз менен байланышыңыз.