Symbiotic defect-reinforced bimetallic MOF-derived fiber components for solar-assisted atmospheric water collection

材料科学 化学工程 吸附 纤维 解吸 双金属片 蒸发 水分 纳米技术 复合材料 化学 有机化学 气象学 金属 物理 工程类 冶金
作者
Fan Luo,Xianghui Liang,Weicheng Chen,Sai Kishore Ravi,Shuangfeng Wang,Xuenong Gao,Zhengguo Zhang,Yutang Fang
出处
期刊:Water Research [Elsevier BV]
卷期号:259: 121872-121872 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.watres.2024.121872
摘要

Conversion of atmospheric water to sustainable and clean freshwater resources through MOF-based adsorbent has great potential for the renewable environmental industry. However, its daily water production is hampered by susceptibility to agglomeration, slow water evaporation efficiency, and limited water-harvesting capacity. Herein, a solar-assisted bimetallic MOF (BMOF)-derived fiber component that surmounts these limitations and exhibits both optimized water-collect capacity and short adsorption-desorption period is proposed. The proposed strategy involves utilizing bottom-up interface-induced assembly between carboxylated multi-walled carbon nanotube and hygroscopic BMOF on a multi-ply glass fiber support. The designed BMOF (MIL-100(Fe,Al)-3) skeleton constructed using bimetallic-node defect engineering exhibits a high specific surface area (1,535.28 m2/g) and pore volume (0.76 cm3/g), thereby surpassing the parent MOFs and other reported MOFs in capturing moisture. Benefiting from the hierarchical structure of fiber rods and the solar-driven self-heating interface of photothermal layer, the customized BMOF crystals realize efficient loading and optimized water adsorption-desorption kinetics. As a result, the resultant fiber components achieve six adsorption-desorption cycles per day and an impressive water collection of 1.45 g/g/day under medium-high humidity outdoor conditions. Therefore, this work will provide new ideas for optimizing the daily yield of atmospheric water harvesting techniques.
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