北京化工大学--垂直排列的还原氧化石墨烯/Ti3C2Tx MXene杂化水凝胶用于高效产生太阳能蒸汽
有效利用丰富的太阳能进行海水淡化和废水净化是生产清洁水的可持续技术之一，有助于缓解全球水资源短缺。在本文中，我们将垂直排列的还原氧化石墨烯/Ti3C2Tx MXene（A-RGO/MX）杂化水凝胶与排列的通道作为独立的太阳能蒸汽产生装置，以高效地产生太阳能蒸汽。由液氮辅助定向冻结过程生成的垂直排列的通道不仅将水迅速向上传输到蒸发表面，以有效地产生太阳能蒸汽，而且还促进通道内太阳光的多次反射，从而有效吸收太阳光。略微减少使RGO具有大量极性基团，有效降低了水汽化焓，从而有效地加速了水汽化。基于Marangoni效应渗透到A-RGO水凝胶内部的MXene片增强了光吸收能力和光热转换性能。结果，A-RGO/MX杂化水凝胶在1次太阳照射下实现了2.09 kg·m-2·h-1的水蒸发速率和93.5％的高转化效率。此外，这种光热转化水凝胶可快速淡化海水并净化废水，以产生清洁水，其中大多数离子的离子截留率均高达99％以上。
Figure 1. A-RGO/MX混合水凝胶的制造示意图。
Figure 2. 冷冻干燥的RGO/MX水凝胶（a,b），冷冻干燥的A-RGO/MX水凝胶（c,e）的SEM图像及其（f）C、（g）O和（h）Ti元素。（i）GO粉末，Ti3C2Tx MXene粉末，冻干的RGO水凝胶和冻干的RGO / MX水凝胶的FT-IR光谱。（j）拉曼光谱。（k）GO和（l）RGO的C 1s XPS。
Figure 3. （a）A-RGO/MX水凝胶的数码照片。（b）在220–2,500 nm波长范围内的吸收光谱（插图显示在220–800 nm波长范围内的吸收光谱）。（c）A-RGO/MX气凝胶响应光照下温度曲线的时间轨迹。（d）1、（e）3、（f）5和（g）7光照强度下，A-RGO/MX水凝胶的表面温度。
Figure 4. 水凝胶的太阳蒸汽产生性能。
Figure 5. （a）太阳热净化之前（原始）和之后海水中离子含量的变化。（b）太阳热净化后海水的离子排斥率。（c）太阳热净化之前（原始）和之后（原始WHO标准在短水平线上），模拟废水中四个初级离子浓度的变化。（d）太阳热净化后海水的离子排斥率。
相关研究成果于2020年由北京化工大学Xiaofeng Li和Zhong-Zhen Yu课题组，发表在Nano Research（doi.org/10.1007/s12274-020-2970-y）上。原文：Vertically aligned reduced graphene oxide/Ti3C2Tx MXene hybrid hydrogel for highly efficient solar steam generation。