太阳能驱动的界面蒸发是一种有效的经济技术，可将低级太阳能转换为高级蒸汽能。然而，同时具有高水蒸气产生能力和多功能水净化功能的太阳能水蒸发器的报道仍很少。在此，通过氧化石墨烯（GO）辅助工艺将2D Ti₃C₂T_x（MXene）巧妙地组装成3D多孔宏观气凝胶整体，作为独立的太阳能驱动界面蒸发器，以实现高效、全面的水净化。在此过程中，MXene将GO还原为还原氧化石墨烯（RGO），从而实现了自增强的光热转化调节。基于浮动GO/MXene气凝胶（GMA）的蒸发器在一次阳光照射下实现了高达90.7％的高太阳蒸发效率，蒸发速率为1.27 kg/m² h。已经设计并实施了几个简单的原型，作为夏季和冬季实际水净化的演示器。便携式GMA可以实现全方位的水净化，以个性化的水净化系统快速有效地消除盐分、有机污染物、细菌和其他污染物。
 
 
Figure 1. 基于3D宏观氧化石墨烯/MXene气凝胶（GMA）的太阳能界面蒸发器。
 

Figure 2. 分级纳米结构气凝胶的表征。

 
Figure 3. （a）在1 sun下，表面温度随时间变化。（b）GMA-3的温度分布，在1 sun下侧面的距离，GMA-3表面定义为0毫米。（c）比较太阳能驱动的界面蒸发性能；在不同光强度下，GMA-3（d）水的质量变化和（e）稳定蒸发效率、蒸发速率和表面温度。（f）GMA-3循环太阳能驱动的界面蒸发性能。（g）GMA-3在太阳驱动的界面蒸发过程中的能量平衡和传热图。（h）GMA-3系统中的光和热管理以及水传输的插图。（i）GMA-3太阳驱动的界面蒸发性能与在不同太阳光照强度下与先前工作的比较。
 

Figure 4. 基于分级GMA-3的全方位净水器，可实现高效的净水再生。
 

Figure 5. 在自然光下使用GMA-3进行户外作业。
 
      相关研究成果于2020年由湖北大学Xianbao Wang课题组，发表在Carbon（doi.org/10.1016/j.carbon.2020.06.023）上。原文：3D macroscopic graphene oxide/MXene architectures for multifunctional water purification。

转自《石墨烯杂志》公众号：