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作者：

刘雪娇

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摘要：

化石能源危机,淡水资源缺乏,水污染加剧是当今世界面临的难题.利用太阳能进行海水淡化,污水处理以及水蒸发发电具有很好的应用前景.影响太阳能水蒸发的主要因素有:光吸收/光热转换,热能的利用,水的补给等.本文以碳纳米管(CNTs),锑掺杂氧化锡(ATO),石墨烯,Ag纳米颗粒等为太阳能光热转换材料,以纤维素为水补给材料,制备了CNTs/ATO/羧甲基纤维素凝胶,Ag/石墨烯/纤维素纸以及碳化羧甲基纤维素用于太阳能水蒸发/发电.借助扫描电镜,XRD,UV-Vis-IR光谱,接触角等手段,对材料的结构,组成,光吸收/光热转换,亲水性等性能进行了表征;并研究了其太阳能水蒸发/发电性能.结论如下:(1)以CNTs,ATO纳米颗粒,羧甲基纤维素为原料,采用冷冻铸造/交联技术制备了具有多孔结构CNTs/ATO/纤维素凝胶.它具有较高的太阳光吸收/光热转换性能,良好的亲水性能;在一个太阳光下,水蒸发速率可达1.32 kg·m-2·h-1,水蒸发效率为83.2%,可用于海水淡化及含有机染料污水的处理;在海水蒸发的同时,可利用盐差产生100 mV的电压.(2)将石墨烯,Ag纳米颗粒负载在滤纸上,构筑了Ag/石墨烯/纤维素纸太阳能水蒸发系统.在一个太阳光下,其蒸发速率可达到1.36 kg·m-2·h-1,水蒸发效率为86%,可用于海水淡化,污水处理;在海水蒸发同时,可利用盐差产生120 mV的电压.(3)以羧甲基纤维素为原料,采用冷冻铸造/碳化技术制备了具有多孔结构的无定型碳材料.它对太阳光具有良好的光吸收/光热转换性能,且亲水性好;在一个太阳光下,水蒸发速率为1.09 kg·m-2·h-1,蒸发效率为68.4%.在海水蒸发的同时,可利用流动电势发电,在0.7 mol·L-1的NaCl溶液中,流动电势可达350 mV.

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