Carbon:一种含碳纳米管的气凝胶用于高效太阳能辅助水净化
长期以来，水资源短缺已经成为经济发展和人类健康的最严重的威胁之一。用于海水淡化和废水处理的传统清洁水再生技术需要消耗大量能量且成本高。太阳能驱动水蒸发技术具有成本低、操作简单易于工业化生产以及环境友好性的优点。推动太阳能驱动水蒸发技术的大规模应用，其中一个关键因素就是高效获得太阳能。因此，探索高效低成本的太阳能驱动水蒸发器对于解决水资源短缺问题具有重要意义，尤其是在太阳能是唯一可靠能源的偏远地区。
以往的研究揭示了双层结构在太阳能驱动的水蒸发中的重要作用，其顶层是光热材料，底部多孔材料用于水输送和隔热。近日，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员朱英杰和助理研究员熊志超开发了一种由亲水性超长羟基磷灰石（HAP）纳米线气凝胶和疏水性碳纳米管（CNT）涂层组成的新型双层气凝胶，并作为太阳能驱动的光热水净化的高效自浮式蒸发器。相关研究结果以“Self-floating aerogel composed of carbon nanotubes and ultralong hydroxyapatite nanowires for highly efficient solar energy-assisted water purification”为题发表在《Carbon》上。
具有低导热性的亲水且多孔的HAP纳米线气凝胶确保了优异的热管理和高的水蒸发速率，并且CNT涂层实现了高效的太阳光吸收和能量转换。具有这些结构优点，所制备的HAP / CNT双层气凝胶在1kWm的功率密度下，太阳光照射下具有1.34 kg m-2h-1的高水蒸发率和89.4％的高水蒸发效率。此外，HAP / CNT双层气凝胶的高性能水净化功能通过从实际海水和模拟废水中产生清洁水的试验得到了证明。实验结果表明，所制备的HAP / CNT双层气凝胶在用于高性能太阳能驱动的光热清洁水再生方面具有巨大潜力。
DOI: 10.1016/j.carbon.2019.05.010