南京林业大学马文静 AFM：生物启发的具有垂直排列通道的纳米纤维气凝胶用于高效水净化和抗盐太阳能脱盐

2023-03-17 来源：高分子科技

近年来，太阳能驱动的界面蒸发作为最有效和可持续的废水净化和海水淡化生产清洁水的技术之一，以其成本低、能耗低、安全性高、生态环保等优点受到了学术界和工业界的极大关注。天然木材和仿木材料被用于建造太阳能蒸发器，展示了它们在废水净化和海水淡化方面的高性能。基于天然树木特殊结构和功能，南京林业大学化学工程学院中比先进生物医用材料国际联合实验室黄超伯教授和熊燃华教授团队通过单向冷冻，然后冷冻干燥、热交联、原位聚合和表面改性制备了具有垂直排列通道的仿生纳米纤维气凝胶（图1）。该气凝胶具有分层有序的蜂窝结构，其中包括尺寸为70-100 μm 的木细胞状蜂窝孔和非常细的通道，100-400 μm宽的垂直排列通道（图2）。柔韧的纳米纤维和精心设计的蜂窝结构使气凝胶表现出优异的抗压疲劳性（图3）。气凝合理结合层次结构和功能成分，可获得96.1%的高效太阳能蒸汽转换效率和2.33 kg m^?2 h^?1的快速蒸发速率（图4）。此外，蒸发器具有显著的室外蒸发和高效耐盐性能（图5）。值得注意的是，蒸发器可以实时监测其内部孔隙的盐沉淀（图6）。该研究成果近期以“Bioinspired Nanofibrous Aerogel with Vertically Aligned Channels for Efficient Water Purification and Salt-Rejecting Solar Desalination”为题，发表在《Advanced Functional Materials》上，南京林业大学化学工程学院青年教师马文静为论文的第一作者，黄超伯教授为论文的通讯作者。该研究工作得到江苏省自然科学基金等项目的资助。