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學術報道

我校物科院甘志星課題組在光熱效應方面取得系列進展

近期,我校物科院甘志星課題組在光熱效應方面取得重要進展,相關成果以“Solar steam generation based on photothermal effect: From designs to applications, and beyond”為題,發表在國際權威能源材料期刊Journal of Materials Chemistry A(影響因子10.733,DOI: 10.1039/C9TA05935K),物科院碩士研究生林雅雯為該論文的第一作者,甘志星副教授和狄云松副教授為論文的共同通訊作者。

利用寬譜太陽能激發的光熱效應,可以加速水的蒸發過程,實現水蒸餾,在解決水污染和缺水危機方面有重要應用前景。隨著材料科學和納米技術的進步,基于寬譜吸收納米材料的光熱太陽能水蒸發技術得到了飛速的發展。本文綜述了光熱太陽能水蒸發系統設計的關鍵因素以及相關研究的最新進展和應用。本文結合研究實例,從光熱效應、水輸運和蒸汽逃逸、熱管理三個方面討論了高效太陽能水蒸發系統開發的主要環節。本文回顧了各種高效的光熱材料最新研究進展,綜述了為保證水蒸發持續順利地進行而對水輸運和蒸汽排放系統的合理設計,介紹了通過合理的熱管理來減少熱損失的各種辦法。本文還概述了光熱材料在海水淡化、廢水凈化、光驅動熱電系統、光熱蒸汽滅菌、光熱催化劑等各個領域的應用以及目前所面臨的機遇和挑戰。

該綜述論文是建立在甘志星課題組在光熱效應方面取得的系列進展基礎上的。早在2014年他們就發現石墨烯的光熱效應是石墨烯和半導體光催化劑的復合結構表現出優異的光催化性能的一個重要原因,這就意味著可以通過設計高效光熱效應來提高光催化劑的性能,為光催化劑的發展提供了新思路[ACS Nano 2014, 8, 9304]。在2017年,他們利用有限元方法計算模擬光吸收,密度泛函理論計算熱載流子-聲子相互作用和有限元方法模擬熱傳導過程,設計了一種基于金-碳核殼納米球高效光熱納米結構,并通過簡單的水熱方法制備出這一結構,結果發表在Solar RRL [Sol. RRL 2017, 1, 1600032]。隨后他們基于銅納米顆粒[Nanotechnology 2019, 30, 015402]和石墨烯泡沫結構[Nanotechnology 2019,30 425403 ]的光熱效應設計和制備了高效率的太陽能水蒸發裝置,并展示了其在海水淡化和廢水凈化方面的應用。

該研究得到了國家自然科學基金等項目的支持。

論文鏈接:

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta05935k/unauth#!divAbstract

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn503249c

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/solr.201600032

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6528/aae678/meta

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6528/ab3127

  • 更新時間

    2019年08月12日

  • 閱讀量

  • 供稿

    物科院

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