研究目的
开发一种氧缺陷钼氧化物分级纳米结构(MoOx HNS)作为太阳能蒸汽生成的高效吸收体,旨在提高海水淡化和废水回收中的水蒸发速率与能量转换效率。
研究成果
由原子级厚度纳米片构建的MoOx HNS展现出强光吸收与高太阳能-热转换能力,使其成为太阳能蒸汽生成的优异吸收体。该MoOx HNS膜在1倍太阳光照下实现1.255 kg m?2 h?1的蒸发速率及85.6%的能量转换效率,展现出卓越的海水淡化性能。性能提升归因于高效太阳能-热转换与MoOx HNS独特通道结构的协同效应。
研究不足
该研究聚焦于MoOx HNS膜的实验室规模性能,户外测试仅进行了一天。该材料在大规模应用中的可扩展性和长期稳定性有待进一步研究。
1:实验设计与方法选择:
采用一锅水热法,以七钼酸铵为钼源、甘氨酸为还原剂合成了MoOx HNS。通过场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)、原子力显微镜(AFM)、能谱仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、电子顺磁共振(ESR)和紫外-可见-近红外吸收光谱对MoOx HNS的结构与性能进行表征。
2:样品选择与数据来源:
样品在水热反应条件下制备,通过调节反应时间研究其生长机制。
3:实验设备与材料清单:
设备包括FESEM、TEM、HAADF-STEM、AFM、EDS、FTIR、XRD、拉曼光谱仪、XPS、ESR光谱仪、紫外-可见-近红外分光光度计;材料包括七钼酸铵、甘氨酸、聚四氟乙烯(PTFE)膜。
4:实验流程与操作步骤:
合成MoOx HNS并进行表征后,将其负载于PTFE膜上,在受控光照条件下开展太阳能蒸汽生成测试。
5:数据分析方法:
基于蒸发速率与能量转换效率评估MoOx HNS膜的性能,采用标准统计方法分析数据。
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Field-emission scanning electron microscopy
FESEM
Characterization of the MoOx HNS morphology
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Transmission electron microscopy
TEM
Characterization of the MoOx HNS morphology
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High-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy
HAADF-STEM
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UV-Vis-NIR
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Polytetrafluoroethylene
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