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Hierarchical CoMn-LDH based photothermal membrane with low evaporation enthalpy and narrow bandgap toward highly efficient Solar-Driven evaporation

光热治疗 蒸发 材料科学 带隙 化学工程 吸收(声学) 海水淡化 海水 纳米技术 化学 光电子学 复合材料 热力学 地质学 工程类 物理 海洋学 生物化学
作者
Ruoxuan Zheng,Tong Lin,Wan-Lei Zhao,Rutao Yin,Hongqiang Li,Zhuoqun Deng,Wei Chen,Yu‐Fei Song
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:470: 144103-144103 被引量:25
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.144103
摘要

To date, seawater desalination is a promising strategy to alleviate the lack of freshwater. Herein, we reported fabrication of the PAN@CoMn-LDH membrane (PAN = polyacrylonitrile; LDH = layered double hydroxide) by electrospinning followed by in-situ growth and template etching strategy. Profiting from the advantages of the hierarchical structure, the PAN@CoMn-LDH membrane exhibited a high evaporation rate of 3.12 kg m−2h−1 for pure water with 94.5 % solar-to-vapor conversion efficiency under 1 kW m−2 solar irradiance. Moreover, when applied for seawater, the PAN@CoMn-LDH membrane assembled with a salt resistant device showed the evaporation rate of 3.06 kg m−2h−1 without significant decrease for 8 h. Such excellent photothermal performance can be ascribed to the fact that (1) the hierarchical structure with large surface area enhanced multiple reflection and absorption for sunlight; (2) the rich –OH groups in LDHs led to a low evaporation enthalpy of 1307.1 kJ kg−1; (3) the narrow bandgap (1.79 eV) of PAN@CoMn-LDH extended the solar absorption and facilitated the conversion of solar energy into heat, which promoted photothermal performance.
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