社會和人類生活的快速發(fā)展導(dǎo)致清潔能源和淡水的短缺。核能作為一種無溫室氣體的能源引起了人們的極大關(guān)注。然而，核能也是一把雙刃劍，一旦核燃料（鈾）泄露到水中會對環(huán)境、生物和人類造成嚴重影響。為了避免鈾污水中放射性鈾對生物體健康的威脅，鈾的移除至關(guān)重要。在鈾的提取方法中，化學(xué)吸附法操作簡單、成本低，是最有前景的方法之一。為了實現(xiàn)高效的鈾吸附，需要考慮兩個關(guān)鍵因素:一是吸附劑周圍鈾酰離子的濃度;另一個是鈾和吸附位點之間的配位相互作用。因此，迫切需要一種簡單而綠色的方法來應(yīng)對這兩個挑戰(zhàn)。
界面太陽能驅(qū)動蒸發(fā) (ISDE) 是目前開發(fā)的一種海水淡化技術(shù)，利用豐富而綠色的太陽能通過光熱轉(zhuǎn)換進行海水淡化 。與傳統(tǒng)的底部或體積加熱相比，ISDE通過將熱量限制在空氣-水界面，大大提高了太陽能利用效率和蒸發(fā)速率。通過結(jié)合先進的太陽能吸收和優(yōu)化的蒸發(fā)裝置設(shè)計，ISDE在海水淡化、污水凈化、發(fā)電和農(nóng)業(yè)方面顯示出巨大的潛力。將鈾吸附與ISDE結(jié)合起來在解決鈾酰離子擴散問題的同時改善鈾和吸附位點之間的配位相互作用，具有巨大的應(yīng)用潛力。光熱轉(zhuǎn)換提供了鈾酰離子和結(jié)合位點配位所需的高溫，同時補充水進行連續(xù)蒸發(fā)將鈾酰離子帶到吸附劑中。該領(lǐng)域已經(jīng)有一些開創(chuàng)性的工作，但以簡便且可擴展的方式構(gòu)建具有大比表面積和高蒸發(fā)速率的協(xié)同太陽能驅(qū)動吸附劑仍然具有挑戰(zhàn)性。
圖6 PGM-1在戶外吸附和產(chǎn)水性能實驗
論文第一作者為湖北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2021級碩士研究生劉志鵬和華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院2021級博士研究生馮凱，論文通訊作者為華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院牛冉研究員、湖北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院李以文副教授和華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院龔江教授，論文作者還包括湖北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院程佳吉副教授和華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院瞿金平教授。該研究得到國家自然科學(xué)基金的資助。
全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.155423
作者簡介：
- 浙江大學(xué)劉昭明研究員 ACS Nano：基于無機離子寡聚體的可控聚合精準構(gòu)建納米結(jié)構(gòu) 2025-02-17
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