Toza suv tanqisligi ijtimoiy taraqqiyot uchun tobora jiddiy muammo bo'lib qolmoqda. Xabar qilinishicha, dunyo aholisining 29 foizi toza ichimlik suviga ega emas, aholi sonining ko‘payishi va ekologik muammolar tufayli toza suvga bo‘lgan talab hamon ortib bormoqda. Koronavirus kasalligining (Neokoronavirus pnevmoniyasi) hozirgi epidemiyasi sharoitida sanitariya bilan bog'liq toza suv ayniqsa muhimdir. Quyosh energiyasi bilan ishlaydigan suv bug'lanishi dengiz suvi va oqava suvlardan toza suv olishning yagona energiya manbai sifatida quyosh nurlaridan foydalangan holda eng istiqbolli texnologiyalardan biri hisoblanadi. Texnologiya asosan quyosh energiyasini bug' ishlab chiqarish uchun issiqlikka aylantirish uchun bug'lantiruvchi vazifasini bajaradigan quyosh absorberlariga tayanadi. Suvning yuqori bug'lanish tezligiga va quyosh issiqlik konvertatsiyasining samaradorligiga erishish uchun ideal material quyosh spektrining katta qismini samarali ishlatish uchun keng absorbsiyaga, issiqlik yo'qotilishini bostirish uchun past issiqlik o'tkazuvchanligiga va samarali suv tashish uchun uch o'lchovli (3D) gözenekli kanallarga ega bo'lishi kerak. Hozirgacha olimlar uglerod (masalan, grafen yoki uglerod nanotubalari), polimerlar, metallar va metall oksidlari hamda ularning duragaylari va boshqalar asosida turli fototermik materiallarni yaratdilar.
Olimlar so'nggi yillarda kashfiyotlar qilish va ko'plab yutuqlarga erishish uchun ko'p mehnat qilishdi, shuning uchun keling, so'nggi yillarda fototermal toza suv ishlab chiqarish bo'yicha tadqiqot yutuqlari haqida bir nechta dolzarb nashrlardan bilib olaylik.
- Tabiat bilan aloqa: o'simlik barglari quyosh energiyasi bilan ishlaydigan, yuqori samarali suv tozalash vositasini ilhomlantiradi.
Tabiiy qon tomir o'simliklarining barglari quyosh nuri bilan ishlaydigan tonnalab toza suv ishlab chiqarish uchun osmotik bosim, transpiratsiya va ekskretsiyadagi farqlarga tayanadi. Bundan ilhomlanib, Qinghua universitetidagi Chun Li guruhidagi tadqiqotchilar samarali suvni tozalash va ishlab chiqarish uchun quyosh nuri bilan ishlaydigan tozalagich haqida xabar berishdi. Ushbu quyosh nuri bilan ishlaydigan tozalagich superhidrofil melamin ko'pikli asosga o'rnatilgan va tashqi tomondan PNIPAm-modifikatsiyalangan grafen (PG) filtr membranasi bilan qoplangan salbiy haroratga sezgir poli(N-izopropilakrilamid) gidrogelga (PN) ega. Molekulyar dinamika simulyatsiyalari va eksperimental natijalar shuni ko'rsatdiki, nisbatan qattiq melamin asosining superhidrofil tabiati PNPG-F tozalagichining shishishi/shishishi tezligini sezilarli darajada tezlashtirdi. Xuddi shu quyosh nuri intensivligi nurlanishi ostida, bu oqilona ishlab chiqilgan struktura bug'lanish va tomchilatib qo'shishning sinergetik ta'siri orqali sho'r suvdan bitta PNPG-F uchun 4.2 kg/m2/soat yig'ishni va > 99% ionlarni olib tashlashni ta'minladi. Muallif ushbu yuqori samarali quyosh nuri bilan ishlaydigan tizimning turli xil suv tozalash dasturlarida katta qo'llanilishini tasavvur qiladi. Tadqiqot Nature jurnalining Nature communications bo'limida "O'simlik barglari yuqori samarali toza suv ishlab chiqarish uchun quyosh nuri bilan ishlaydigan tozalagichdan ilhomlangan" nomli maqola sifatida chop etildi.
- Ilm-fan yutuqlari: quyosh suvini tozalash uchun yorug'likni yutuvchi gidrogellarning yuqori hidratlanadigan polimer tarmoqlari
Suvni tozalash uchun quyosh suvining bug'lanishi chuchuk suv ishlab chiqarishning istiqbolli texnologiyasidir. Biroq, quyosh bug'ini ishlab chiqarish energiya talab qiladi, buning natijasida tabiiy kunduzgi yorug'lik ostida suv kam ishlab chiqariladi. Shu sababli, suvning bug'lanishi uchun energiya talabini kamaytiradigan va quyosh suvini tozalashni tezlashtiradigan yangi materiallarni ishlab chiqishga katta ehtiyoj bor. Professor Guixua Yuning Ostindagi (Texas, AQSh) guruhi, suvni bug'lantirish uchun kamroq energiya (suv hajmining 50% dan kam) sarflanishi mumkin bo'lgan hidratsiya asosi sifatida polivinil spirt va xitozandan va polipiroldan tashkil topgan yuqori darajada gidratlangan yorug'likni yutuvchi gidrogel (h-LAH) haqida xabar berdi. H-LAH ning hidratsiya qobiliyatini oshirish suvning holatini o'zgartirishi va suvni qisman faollashtirishi va shu bilan suvning bug'lanishini osonlashtirishi ko'rsatildi. h-LAH quyosh bug'ini ishlab chiqarishni 3.6 quyoshda ~ 2 kg / m1 / soat rekord darajada oshirdi. h-LAH asosidagi quyosh suvining bug'lanishi ham uzoq muddatli chidamlilik va murakkab ionli ifloslantiruvchi moddalarga qarshi antifouling xususiyatlarini ko'rsatdi. Tadqiqot "Science Advances" subjurnalida "O'simlik barglari yuqori samarali toza suv ishlab chiqarish uchun quyosh nuri bilan ishlaydigan tozalagich" nomli maqolada nashr etilgan.
- Angew: fototermal suv bug'lanishi uchun superhidrofillik va keng to'lqin uzunlikdagi yorug'likni singdirish qobiliyatiga ega COF materiallari
G'ovakli organik polimerlarning o'ziga xos hidrofobikligi va yorug'likning cheklangan singishi, ayniqsa yaqin infraqizil (NIR) mintaqasida, quyosh bug'ini ishlab chiqarishda (SSG) qo'llanilishiga to'sqinlik qiladigan ikkita to'siqdir. Jilin universitetidagi Xiaoli Yan guruhi tadqiqotchilari 1,4,5,8 tetrakis (fenilamino)antratsen-9,10-dion (TPAD) (TPAD-COF) ga asoslangan kovalent organik asosni (COF) ishlab chiqdilar, bu supergidrofillik va SSG ko'rinadigan barcha hududni qamrab oladigan keng yorug'lik singishi bilan tavsiflanadi. TPAD-COF, hech qanday qo'shimchalarsiz samarali fototermik konversiya materiali sifatida, 1.42 kg / m2 / soat suv bug'lanishini namoyish etadi va bitta quyosh intensivligidagi nurlanishda 94% yuqori energiya konversiya samaradorligiga erishadi. TPAD asosidagi COF nurni yutish diapazoni yanada kengayishi xelatlangan BF2 molekulalarining sintetikdan keyingi modifikatsiyasi orqali erishildi. Tizimli nazorat eksperimentlari va tahlillari shuni tasdiqlaydiki, fototermal konversiya materialining gidrofilligi fototermal suv bug'lanishi uchun ishlatiladigan hozirgi TPAD asosidagi COFlarda ustunroq rol o'ynaydi. "Superhidrofil 2D kovalent organik ramkalar quyosh bug'ini samarali ishlab chiqarish uchun keng polosali absorberlar" deb nomlangan tadqiqot ishi yuqori darajadagi xalqaro Angewise jurnalida chop etildi. Asar eng yaxshi xalqaro Angew jurnalida chop etilgan. Kimyo. Int. Ed.
- JACS: fototermal suv bug'lanishi uchun gidrofil-hidrofobik ikki mintaqali COF/grafen gidrogel
Quyosh suvining bug'lanishi global suv tanqisligini engillashtirishga yordam beradigan barqaror suvni tozalash texnologiyasidir. Biroq, bu texnologiya yuqori energiya sarfi va suv bug'lanishining past bug'lanish tezligi tufayli katta qiyinchiliklarga duch keladi. Berlin Texnik Universiteti professori Arne Tomas guruhi (Germaniya) oddiy in situ o'sish strategiyasi orqali bitta materialda ham hidrofilik, ham hidrofobik hududlarni o'z ichiga olgan kovalent organik ramka (COF) / grafen ikki mintaqali gidrogel haqida xabar beradi. Hidrofil COF hidrofobik grafen hududining bir qismini qoplaydi. Ikki namlash hududini aniq nazorat qilish orqali gibrid gidrogel yorug'likni samarali yig'ish, sozlanishi ho'llash, optimallashtirilgan suv miqdori va suv bug'lanishi uchun kam energiya talabini ko'rsatadi. Quyosh yutuvchi sifatida ikki mintaqali gidrogel 3.69 quyosh nurlanishi (2kv/m1) uchun 1 kg/m2/soatgacha bug‘ hosil qilish tezligiga erishadi, bu boshqa ilg‘or materiallar bilan solishtirish mumkin. Bundan tashqari, ushbu gidrogel evaporator dengiz suvi va kanalizatsiyadan ichimlik suvi ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin, bu suvni tozalash imkoniyatlarini namoyish etadi. Tadqiqot ishi JACS jurnalida “A Covalent Organic Framework/Graphene Dual-Region Hydrogel for Enhanced Quyosh-Driven Water Generation” nomi bilan chop etildi, JACS, eng yaxshi xalqaro jurnal.
- Ilm-fan yutuqlari: Nilufar pichog'i tuzilishidan ilhomlangan yuqori samarali fototermal suv bug'latgichi
So'nggi yillarda fazalararo quyosh bug'lari hosil bo'lishi tuzsizlantirish va oqava suvlarni tozalash uchun yuqori energiya konversiyasi samaradorligiga erishishda katta imkoniyatlarni ko'rsatdi. Biroq, quyosh absorberida ifloslanish yoki tuzning muqarrar bo'lib to'planishi tufayli yuqori bug'lanish tezligini saqlab bo'lmaydi. Erituvchi moddaning konsentratsiyasi ortishi bilan parchalanish tezlashadi. Ushbu muammoni hal qilish uchun Nankin universiteti professori Jia Chju guruhi, suv nilufar barglari tuzilishidan ilhomlanib, ko'p bosqichli tuzilmani (Water-lily-inspired Ierarchical Structure (WHS) fototermal-bug'ga aylantirish moslamasini ishlab chiqdi, u 80% tuz va yuqori konsentratsiyali suvni tozalashda 10% fototermal konversiya samaradorligiga erisha oladi. Ta'kidlash joizki, yuqori konsentratsiyali sho'r suv va oqava suvlarni tozalash jarayonida bug'lanish tugagunga qadar (ya'ni, "nol oqindi") va sirt toza bo'lib qolmaguncha, fototermik konversiya samaradorligi sezilarli darajada pasaymaydi.
- Nano energiya: fototermal suv bug'lanishi uchun molibden disulfidi
Deakin universitetining Chegara materiallari institutidagi Lifeng Wan guruhidagi tadqiqotchilar qisman kristall transformatsiyasi orqali quyosh suvini bug'lantirish uchun bir qator o'tish metall disulfidi va azotga boy nitrid geterostrukturalarini ishlab chiqdilar. Xususan, ushbu ilg'or 2D geterostrukturalar infraqizil diapazonda spektral yutilishning kuchayganligini va suv, kislotalar va asoslarni o'z ichiga olgan turli eritmalarda ajoyib kimyoviy barqarorlikni namoyish etadi. Eng muhimi, spektral yutilish intensivligining oshishi va issiqlik yo'qotilishining kamayishi tufayli MoS2-Mo5N6/ melamin ko'pikli (MF) quyosh issiqlik moslamasi yuqori bug'lanish tezligini (2.31 kg m-2 soat-1) va konversiya samaradorligini (106.6%) namoyish etadi, bu mos ravishda MoS2/MF va MF/suv quyosh qurilmalariga qaraganda 1.4 va 4.7 baravar yuqori. Ushbu ish quyosh suvini ishlab chiqarish uchun ajoyib fototermal ishlashga ega bo'lgan bir qator ilg'or 2D-2D TMDs-azotga boy nitrid geterostrukturalarini taqdim etadi. Ushbu ish yetakchi xalqaro jurnallardan biri bo'lgan Nano energy jurnalida “Quyosh suvini ishlab chiqarish uchun o'tish metalli dixalkogenidlari va azotga boy nitridlarning ilg'or 2D-2D heterostrukturalari” nomi ostida chop etildi.
Quyoshli fototermal suv bug'lanishi texnologiyasi toza suvning global tanqisligini hal qilishi kutilmoqda, hozir hal qilinishi kerak bo'lgan narsa fototermal materiallarni arzon narxlarda tayyorlash, yuqori samarali ishlash, shuningdek, amaliy qo'llash muhitida foydalanishning barqarorligi va ko'chmaligi, kelajakda butun insoniyatning erta manfaati uchun ko'proq natijalarni kutish!
Melamin ko'pik haqida qo'shimcha ma'lumot olish uchun biz bilan [email protected] elektron pochta manzili orqali bog'laning yoki +86-28-8411-1861 telefon raqami orqali bog'laning.
Ba'zi rasmlar va matnlar Internetdan ko'paytiriladi va mualliflik huquqi asl muallifga tegishli. Agar biron bir qoidabuzarlik bo'lsa, o'chirish uchun biz bilan bog'laning.