Graphene-Based Standalone Solar Energy Converter for Water Desalination and Purification

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作者
Yang Yang,Ruiqi Zhao,Tengfei Zhang,Kai Zhao,Peishuang Xiao,Yanfeng Ma,Pulickel M. Ajayan,Gaoquan Shi,Yongsheng Chen
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:12 (1): 829-835 被引量:555
标识
DOI:10.1021/acsnano.7b08196
摘要

Harvesting solar energy for desalination and sewage treatment has been considered as a promising solution to produce clean water. However, state-of-the-art technologies often require optical concentrators and complicated systems with multiple components, leading to poor efficiency and high cost. Here, we demonstrate an extremely simple and standalone solar energy converter consisting of only an as-prepared 3D cross-linked honeycomb graphene foam material without any other supporting components. This simple all-in-one material can act as an ideal solar thermal converter capable of capturing and converting sunlight into heat, which in turn can distill water from various water sources into steam and produce purified water under ambient conditions and low solar flux with very high efficiency. High specific water production rate of 2.6 kg h-1 m-2 g-1 was achieved with near ∼87% under 1 sun intensity and >80% efficiency even under ambient sunlight (<1 sun). This scalable sheet-like material was used to obtain pure drinkable water from both seawater and sewage water under ambient conditions. Our results demonstrate a competent monolithic material platform providing a paradigm change in water purification by using a simple, point of use, reusable, and low-cost solar thermal water purification system for a variety of environmental conditions.
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