青岛科技大学《ASS》：壳聚糖/多层MXene纳米复合材料负载在三维氮掺杂碳网络中的高效光热转换海水淡化
1成果简介
阳光作为取之不尽、用之不竭的绿色能源之一，正受到越来越多的关注，尤其是在传统化石燃料迅速枯竭的今天。壳聚糖（CHT）是一种丰富的天然产物，可以转化为N掺杂的多孔碳，具有很强的光吸收能力。本文，青岛科技大学Shaoxiang Li、青岛大学刘敬权等研究人员在《Adv. Sustain. Syst》期刊发表名为“Chitosan/multilayered MXene Nanocomposites Loaded in 3D Nitrogen-Doped Carbon Networks for Seawater Desalination with Highly Efficient Photothermal Conversion”的论文， 研究将壳聚糖与手风琴状多层mMXene（mMXene）一起使用，以三聚氰胺泡沫（MF）为模板，制备了3D隔热低成本复合材料。将得到不同质量比mMXene/壳聚糖的MF/CHT/mMXene（MCM）复合材料在500 °C下进行简单退火处理2 h，得到3D和自浮碳化MF/CHT/mMXene（CMCM）复合材料。
CHT/mMXene质量比为1：1的CMCM-1具有低导热系数、高亲水性和良好的吸光度。当它用作纯水和海水的蒸发器时，其蒸发速率可以达到1.554和1.428 kg m−2h−1低于 1 kW m−2辐照和光热转换效率可达89.8%。此外，CMCM-1复合材料还表现出优异的脱盐能力、自脱盐能力、良好的循环稳定性和可靠的安全性能。结合这些优点，CMCM-1复合材料在海水蒸发和废水处理等方面具有潜在的实际应用前景。
2图文导读
图1、将壳聚糖和多层mMXene以不同比例加载到MF中/上，然后在Ar气氛中在500°C碳化2 h，得到用于光热水蒸发的碳化MF/CHT/mMXene（CMCM）复合材料。
a-c) MF、mMXene/MF和碳化MF/CHT/mMXene复合材料的数码照片。在不同的放大率下，MF d,e)、mMXene/MF f,g)和碳化MF/CHT/mMXene（CMCM）复合材料h,i)的SEM微观图。
图3、a-c）在不同的放大率下，通过SEM分析显示的CMF/CHT/mMXene复合材料的表面结构。(b）主要显示了mMXene的结构，（c）显示了mMXene的放大分层结构）。d）碳化MF/CHT/mMXene复合材料（CMCM-1）的SEM图像和e-i）它所包含的元素（C和N、O、Ti）的元素映射模式。
图4、a) 湿的CMCM-1复合材料的透射光谱和反射光谱；b,c) 干、湿状态下MF和CMCM-1复合材料的热导率；d-h) 不同比例的CMCM-1复合材料的接触角。i) CMCM-1复合材料的导水试验照片。
图5、碳化MF/CHT/mMXene复合材料（CMCM-1）的光热水蒸汽发生性能
图6、CMCM-1复合材料经受不同连续严格测试的稳健性和稳定性
3小结
综上所述，设计了一种简单而经济的在MF模板中/上加载mMXene和壳聚糖的方法，然后进行热退火工艺，以制备具有超塑性和坚固层状网络的碳化MF / CHT / mMXene（CMCM）复合材料，用于太阳能蒸汽发电，具有高效的热转换效率，其大于或可与先前报道的大多数弹性多孔材料（如石墨烯和碳纳米管气凝胶）相媲美。此外，还设置了利用CMCM-1复合材料进行自然阳光光热水蒸发的小型简便装置，效果良好，体现了CMCM-1复合材料的实用性。将CHT和mMXene引入三维中频制备CMCM复合材料，克服了大多数蒸发材料由于前驱体价格低廉等缺点，具有较弱的力学特性和成本高等缺点，因此目前的蒸汽发生材料制备策略对废水处理和海水淡化具有重要意义。
文献：
https://doi.org/10.1002/adsu.202300056
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来源：文章来自ASS网站，由材料分析与应用整理编辑。
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