开发具有多功能功能的混合多功能光热结构被认为是为可持续的环境应用收集大量太阳能的有效方法。然而，利用适当设计、环境兼容的热管理结构实现增强的太阳能到热转换效率仍然是一个重大挑战。该文报道了V2O5和聚吡咯嵌入氧化石墨烯层以设计混合光热组件（PPy-V2O5-GO）及其多功能性。混合光热结构表现出协同光热转换、维持水传输的浮力多孔结构和有效的蒸汽释放。在1.0 sun下的蒸发速率为1.9 kg m-2 h-1，转换效率为92%。细胞活力研究显示，PPy-V2O5-GO对革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌都有很强的抗菌作用，在1个阳光下几乎可以消除所有细菌，使其成为光热治疗的潜在候选者。此外，当与商用热电模块结合使用时，该框架显示出卓越的光热转换效率，暗示了其发电潜力。PPy-V2O5-GO与基于Bi2Te3的热电模块的集成显著提高了热电发电机的性能，提供了2.8 mW的增强功率输出和1.24 mW/cm2的高功率密度，使其适用于离网或偏远地区应用。总体而言，PPy-V2O5-GO光热组件的稳定性、无浸出性、从海水中生产纯水的有效性、抗菌性和可回收性使其成为可持续水处理和发电的绝佳选择。
目前，该文以“Intercalation of V2O5 and Polypyrrole into a Graphene Oxide Layer: A Hybrid Multifunctional Photothermal Structure for Efficient Solar Evaporation, Water Purification, Disinfection, and Power Production”为题在《ACS Applied Materials & Interfaces》上发表。文章通讯作者为印度孟买原子研究中心分析化学部Hirakendu Basu教授。
【文章解读】
图1. 材料的制备过程
图2. 蒸发性能和耐盐性能
图3. 与热电模块耦合发电
图4. 抗菌性能分析
【文章总结】
该文开发了一种高效的光热组件（PPy-V2O5-GO），并探索了其在可持续环境解决方案中的多功能应用。优化PPy-V2O5-GO过程，并将其装载到定制的泡沫载体上以制造组件。PPy-V2O5-GO结构证实了协同光热转换、促进快速流体传输的浮动多孔结构和高效的蒸汽释放，在1个太阳的照射下，蒸发率达到1.9 kg m–2 h–1。PPy-V2O5-GO组件取得了92%的转换效率和64±2°C的周围水温升高的显著结果。此外，通过集成用于发电的热电模块（基于Bi2Te3），该混合装置实现了2.8 mW的功率输出和1.24 mW/cm2的峰值功率密度，显著提高了传统热电发电机的性能。细胞活力检测发现PPy-V2O5-GO组件具有光热治疗的潜力，并具有对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌（分别为大肠杆菌和金黄色葡萄球菌）的强抗菌特性。本质上，PPy-V2O5-GO光热组件的稳定性、从海水中生产纯水的出色能力、发电能力和抗菌功效使其成为可持续环境解决方案的完美缩影。
【文献来源】
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c12476
