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我校物科院甘志星课题组在光热效应方面取得系列进展

近期,我校物科院甘志星课题组在光热效应方面取得重要进展,相关成果以“Solar steam generation based on photothermal effect: From designs to applications, and beyond”为题,发表在国际权威能源材料期刊Journal of Materials Chemistry A(影响因子10.733,DOI: 10.1039/C9TA05935K),物科院硕士研究生林雅雯为该论文的第一作者,甘志星副教授和狄云松副教授为论文的共同通讯作者。

利用宽谱太阳能激发的光热效应,可以加速水的蒸发过程,实现水蒸馏,在解决水污染和缺水危机方面有重要应用前景。随着材料科学和纳米技术的进步,基于宽谱吸收纳米材料的光热太阳能水蒸发技术得到了飞速的发展。本文综述了光热太阳能水蒸发系统设计的关键因素以及相关研究的最新进展和应用。本文结合研究实例,从光热效应、水输运和蒸汽逃逸、热管理三个方面讨论了高效太阳能水蒸发系统开发的主要环节。本文回顾了各种高效的光热材料最新研究进展,综述了为保证水蒸发持续顺利地进行而对水输运和蒸汽排放系统的合理设计,介绍了通过合理的热管理来减少热损失的各种办法。本文还概述了光热材料在海水淡化、废水净化、光驱动热电系统、光热蒸汽灭菌、光热催化剂等各个领域的应用以及目前所面临的机遇和挑战。

该综述论文是建立在甘志星课题组在光热效应方面取得的系列进展基础上的。早在2014年他们就发现石墨烯的光热效应是石墨烯和半导体光催化剂的复合结构表现出优异的光催化性能的一个重要原因,这就意味着可以通过设计高效光热效应来提高光催化剂的性能,为光催化剂的发展提供了新思路[ACS Nano 2014, 8, 9304]。在2017年,他们利用有限元方法计算模拟光吸收,密度泛函理论计算热载流子-声子相互作用和有限元方法模拟热传导过程,设计了一种基于金-碳核壳纳米球高效光热纳米结构,并通过简单的水热方法制备出这一结构,结果发表在Solar RRL [Sol. RRL 2017, 1, 1600032]。随后他们基于铜纳米颗粒[Nanotechnology 2019, 30, 015402]和石墨烯泡沫结构[Nanotechnology 2019,30 425403 ]的光热效应设计和制备了高效率的太阳能水蒸发装置,并展示了其在海水淡化和废水净化方面的应用。

该研究得到了国家自然科学基金等项目的支持。

论文链接:

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta05935k/unauth#!divAbstract

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn503249c

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/solr.201600032

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6528/aae678/meta

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6528/ab3127

  • 更新时间

    2019年08月12日

  • 阅读量

  • 供稿

    物科院

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