تولید آب آشامیدنی به کمک فوم قارچ مانند
2 بازدید
نانو و کیمیا 13 دنبال کننده فوم الهام گرفته از قارچ، با کمک گرافن تولید بخار خورشیدی خوبی دارد محققان مقاله ای در مجله ACS Applied Nano Materials منتشر کرده اند که کارایی یک سیستم جدید متشکل از نانو ورقه های گرافن میکرو/نانو ساختاری قارچ مانند/نانوسیم های سولفید مس (گرافن/Cu7S4) روی فوم مس با قابلیت ترشوندگی نوع Janus را نشان می دهد. کمبود آب پاک به یک مانع جدی برای رشد اقتصادی و یک خطر برای موجودیت تبدیل شده است. در نتیجه، روش های متعدد تصفیه آب، مانند تبادل یونی و فیلتراسیون غشایی، برای کاهش محدودیت های آب شیرین در سراسر جهان ابداع شده اند. با توجه به پدیده تشدید پلاسمون سطحی، نانوذرات طلا (AuNPs) به طور گسترده ای برای تبخیر خورشیدی کارآمد استفاده شده است. با این حال، استفاده واقعی از نانوذرات طلا به دلیل هزینه قابل توجه، در دسترس نبودن و روش های پردازش پیچیده محدود شده است. گرافن، یک ترکیب کربن با قابلیت فتوترمال استثنایی، پیش بینی می شود که به یک رقیب مناسب برای تبخیر و نمک زدایی آب توسط خورشید تبدیل شود. پیش بینی می شود که گرافن به دلیل خواص و مزایای منحصر به فرد خود، رشته های مختلف علمی را تغییر داده و منجر به استفاده های گسترده شود. این سیستم جدید از ورقه های گرافن نانوساختار و سولفید مس با آب دوستی نوع Janus به دلیل اکسیداسیون و تبدیل بارندگی درجا پلی آمید مس و به دنبال آن پوشش غوطه وری که شامل پوشش نانوصفحات گرافن بر روی سطح خارجی نانوسیم های Cu7S4 است، استفاده می کند. نانو ورق های گرافن برای جذب نوری و تبخیر آب آبگریز هستند، اما نانوسیم های فوم Cu7S4 برای سیستم آب و عایق حرارتی آب دوست هستند. تبخیر خورشیدی حتی در هنگام کار در آب نمک با غلظت بالا به دلیل نیروی قابل توجه نیروهای مویرگی و ضربه دفع نمک مؤثر و پایدار است. در نتیجه، با تبخیر آب، محلول نمک در قسمت بیرونی نانوصفحات گرافن متمرکز نمی شود و به آنها اجازه می دهد ظرفیت جذب نور خود را حفظ کنند. یک اتمایزر با ساختار میکرو/نانو ساختار و آب دوستی نوع Janus می تواند بخارات انرژی خورشیدی موثری را برای تصفیه متمرکز نور خورشید تولید کند. فوم مس هم به عنوان یک معرف و هم به عنوان پایه ای در ایجاد فوم نانوساختار عمل می کند. SEM نشان داد که فوم مس دارای یک چارچوب باز سه بعدی با اندازه ذرات 10 ± 302 میکرومتر است. میکروگراف TEM از فوم گرافن/Cu7S4 قارچ مانند یک نانو ماده یک بعدی (D) با غلظت های ترکیبی اتم های مس و S همگن را نشان داد که با تصویر SEM سازگار بود. به طور کلی، ساختار منافذ فوم باعث افزایش جذب و در عین حال کاهش پراکندگی بصری می شود. در کل طیف خورشیدی، فوم مس خالی به ترتیب 97، 95، 94 و 67 درصد جذب معمولی داشت. به دلیل اضافه شدن انعکاس نور رطوبت، فوم گرافن خشک/Cu7S4 فقط میانگین جذب 90 درصدی را نشان داد. گرمای فوم گرافن/Cu7S4 با قرار گرفتن در معرض خورشید به سرعت رشد کرد و به دمای متوسط تقریباً 89.9 درجه سانتیگراد رسید که یک تغییر فتودینامیک قابل توجه را نشان داد. دمای بیرونی فوم گرافن/Cu7S4 با تابش خورشید تا حدود 50 درجه سانتی گراد ثابت بود، در حالی که دمای آب حجیم در پایین تنها 30 درجه سانتی گراد بود که نشان می دهد فوم گرافن/Cu7S4 ثابت است. تحت تابش خورشید، نرخ تبخیر 2.78 کیلوگرم در متر مربع در ساعت برای فوم گرافن/Cu7S4 به دست آمد که 4.08 برابر بیشتر از تبخیر آب تمیز بود. به طور خلاصه، به دلیل روش حل کم هزینه و اثربخشی فتودینامیک بالا، تولید بخار خورشیدی دارای کاربردهای بالقوه متنوعی در نمک زدایی و تصفیه آب است.