【研究亮点】
总结了太阳能驱动界面蒸发(SDIE)和光催化过程的耦合机制 回顾了耦合过程在海水淡化、污染物去除和消毒方面的应用 讨论了耦合过程在绿色燃料生产方面的潜力 提出了耦合工艺目前面临的挑战和未来的展望
【文章简介】
图1. (a) 界面蒸发示意图;(b) 光催化剂的光催化过程;(c) 太阳能驱动的界面蒸发与光催化耦合。
图2. 不同的耦合方法。(a) D 型耦合方法,用 MoS2纳米花装饰三维松果,设计出一种新型太阳能净水装置,用于产生淡水。(b) S 型耦合方法:将光催化材料 CdS 和光热成分 MoSe2同时分别嵌入多孔木质素化木材中。
图3. 光热转换机制(a-d)和光催化机制(e-j)。(a) 电子-空穴产生/弛豫;(b) 质子加热;(c) 分子热振动;(d) 微/纳米结构材料的多重相互作用;(e) 有机污染物的光降解;(f 和 g) 重金属离子的光降解;(h) 可光降解微生物(细菌、病毒、真菌等);(i) 光催化还原硝酸盐;(j) 光催化还原硝酸盐的反应机理和主要进展。 (j) 光催化硝酸盐还原生成氮/亚硝酸盐(红色)、氨(紫色)和氮氧化物(灰色)的反应机理和主要过程。
图 4. 不同的异质结结构类型。
图5. 耦合工艺的净水效果。(a) 对金属离子的去除效果。(b) 使用 ZSAS-3 处理前后重金属离子浓度的变化。(c) 对非挥发性有机化合物的去除效果。(d) 对挥发性有机化合物的去除效果。(e) 对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性大肠杆菌的抑制作用。(f) 蒸发前后水的 pH 值。(g) 模拟海水中 MT-Ag2S/CAM 界面蒸发器表面的盐溶解过程。
图6. 耦合工艺的制氢过程。(a) 光热-光催化制氢示意图。(b) 纤维素周围水分子类型示意图。(c) 木基水凝胶的制备和制氢过程。(d) 光热-光催化水蒸气产生过程和水蒸气催化为氢气和氧气的示意图。(e) 光催化 PA66/PPy/Cu2O 蒸发器的光热增强催化二氧化碳还原示意图。
图7. 耦合过程的室外测试。(a) 户外蒸发器在自然阳光下的照片。(b) 记录的蒸发率和日照强度。(c) 原水和通过光催化和不通过光催化蒸发收集的水的 TDS 和 TOC 浓度以及 3D-EEM 光谱 (d)。(e、f)装置在 8:00 和 19:00 时的照片。 g)一天中不同时间的产水率和水量。(h) 太阳能驱动界面蒸发和还原六价铬的室外一体化装置示意图。(i) 产水率和累积淡水产量的变化。(j) 六价铬的光-芬顿还原效率;插图显示不同照射时间下的六价铬溶液。(k) 室外实验中 Cr (Vl) 浓度的紫外可见吸收光谱图。
原文信息:
原文链接:
https://doi.org/10.1016/j.desal.2024.118159
第一作者:
田双超 博士生
工作单位:北京工业大学建筑工程学院
邮箱地址:tsc18843228599@outlook.com
通讯作者:
任家炜 教授
任家炜, 北京工业大学校聘教授,博导,北京市高层次人才,北工大高层次人才。主要从事的研究领域有水处理与资源化,海水淡化等相关科研工作,具体研究方向包括太阳能界面蒸发与结晶,饮用水处理与膜工艺,尿液源分离与资源化,地下水重金属与污染物原位修复等。先后在Water Research,Advanced Science,Chemical Engineering Journal等国际行业顶刊发表SCI论文40余篇,出版国际专著章节2项,国家发明专利授权2项,团体标准1项。担任国际期刊脱盐《Desalination》青年编委。
工作单位:北京工业大学建筑工程学院
通讯邮箱:renjw@bjut.edu.cn
网址:
https://yanzhao.bjut.edu.cn/yanzhao_old/info/1126/6148.htm
排版编辑:胡佳颀
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