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

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。

近日，华中科技大学龚江教授和中科院长春应化所唐涛研究员等人在Science China Materials上发表研究论文，利用聚离子液体(PIL)和氧化镍(NiO)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⁻² h⁻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。

图1 Ni/CNM-Cl, Ni/CNM-Br和Ni/CNM-I的水蒸发。

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。

该研究成果最近发表于Science China Materials, 2019, 10.1007/s40843-019-1243-8。

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Dongfang Guo, Xiuchun Yang

SCIENCE CHINA Materials, 2019, 62(5): 711-718 

Qian Zhang, Weilin Xu, Xianbao Wang

SCIENCE CHINA Materials, 2018, 61(7): 905-914 

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