可控碳化废弃聚丙烯制备镍/碳纳米材料用于高效光蒸气转换

• 作者: 唐涛 唐清泉 宋长远 张博易 牛冉 董志月 赵强 郝亮 闵嘉康 龚江
• 来源期刊: 中国科学:材料科学(英文版)
• 学科: 医学
• 关键词: solar vapor generation WASTE polymer controlled CARBONIZATION Ni/carbon NANOMATERIAL SYNERGISTIC effect PHOTOTHERMAL materials
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 页码范围: 779-793
• 页数: 15页
• 分类号: R51

摘要

利用太阳能实现光蒸气转化是一项极具前景的技术,可应用于海水脱盐和淡水制备等领域.然而,从工业的角度来看,制备低成本、高效率的光热材料仍具有挑战性.本文利用聚离子液体(PIL)和氧化镍(Ni O)作为复合催化剂,实现了聚丙烯(PP)的可控碳化,并制备了镍/碳纳米材料(Ni/CNM).研究结果表明,加入微量的PIL可实现对Ni/CNM形貌和织态结构的调控.Ni/CNM由杯状碳纳米管(CS-CNT)和梨形镍纳米颗粒组成,二者在太阳光吸收上的协同作用使得Ni/CNM具有优异的光热转换性能.此外,Ni/CNM具有较高的比表面积和丰富的微/介/大孔,其构建的三维多孔网络可为水和蒸气的高效传输提供通道.光吸收高、水传输快和热导率低等优势,使Ni/CNM的水蒸发速率高达1.67 kg m^-2h^-1,光-蒸气转换效率高达94.9%,且重复使用10次后性能依然保持稳定.该材料同时适用于染料废水、海水和油/水乳化液等水质的纯化.其中,海水中金属离子的去除效率高达99.99%,染料去除率>99.9%.更重要的是,材料的光蒸气转换性能优于最新报道的碳基光热材料.此工作不仅提出了一种可将废弃聚合物转化为先进的金属/碳杂化物的可持续方法,同时也有助于太阳能利用和海水淡化领域的进一步研究.