新型纳米粒子材料用于高效海水淡化

亚历山大Kuchmizhak

Alexander Kuchmizhak,自动化和控制流程研究所(Feb Ras),在Fefu Lab。信贷:Fefu Press Office

由金装饰的二氧化钛纳米颗粒吸收约96%的太阳光谱,并将其变成热量。该材料可以加速脱盐厂的蒸发,高达2.5倍,可以跟踪危险分子和化合物。与远东联邦大学(FEFU),ITMO大学和俄罗斯科学院远东分公司的国际研究团队发表了相关文章ACS应用材料和界面。

在17个联合国可持续发展目标中纳入安全水。与此同时,世界卫生组织(世卫组织)和儿童基金(儿童基金会)在2019年讨论了该问题,并指出22亿人缺乏安全饮用水。

提供清洁饮用水的方法之一是通过蒸发和随后的蒸汽浓缩来淡化海水。为了提高产量,需要能加速蒸发的新材料。在过去的五年中,这已经成为全球一个快速发展的研究领域。

这种创新材料由FEFU,2月RAS和ITMO大学科学家设计,与来自西班牙,日本,保加利亚和白俄罗斯的同事合作。研究人员声称它可以用作纳米加热器用于水蒸发,并且作为传感器系统中的光学检测器,在液体中跟踪各种物质的最小痕迹。以后的性能可以与微流体生物医学系统,实验室碎片,污染物,抗生素或病毒的环境监测相关。

“在激光照射时,最初结晶的二氧化钛是完全无定形的抗宽带光吸收特性。用金纳米燃烧器装饰和掺杂材料另外促进了可见光吸收。最初,我们打算在太阳能的背景下使用该特征,但快速意识到由于在太阳能电池的有源层中的新的无定形结构纳米颗粒将吸收吸收的太阳能转化为热而不是电力。但是,这个想法是在实验室条件下成功完成的海水淡化坦克中的一种纳米加热器,“自动化研究所的高级研究员亚历山大Kuchmizhak的作者之一2月Ras。

该材料是通过一种简单而环保的液体激光烧蚀技术获得的。

“我们将二氧化钛纳米粉末添加到含有金离子的液体中,并用可见光谱的激光脉冲照射混合物。该方法不需要昂贵的设备,不需要危险的化学物质,可以很容易地优化以每小时克的速度合成独特的纳米材料,”FEFU理工学院初级研究员、研究参与者Stanislav Gurbatov说。

值得注意的是,最初的二氧化钛纳米粒子不吸收可见光激光辐射。然而,它们在其表面催化形成纳米级金团簇,刺激二氧化钛进一步熔化。几种混合纳米粒子融合形成独特的纳米形貌,其中金纳米团簇位于二氧化钛内部和表面。

Au装饰的无定形二氧化钛纳米粉末对于人眼出现完全黑色,因为它有效地吸收到整个可见光光谱中,如a黑洞在太空中会将其转化为热量。与之形成鲜明对比的是,作为原料的商用二氧化钛粉末,人们看到的是白色。

新材料的开发,包括那些支持可广泛应用的新可管理物理原理的材料,属于FEFU的优先领域,科学家们正在与俄罗斯科学院、国内外同事密切合作开展工作。

参考:“黑色Au装饰Tio2由Stanislav O. Gurbatov, Evgeny Modin, Vladislav Puzikov, Pavel Tonkaev, Dmitriy Storozhenko, Aleksandr Sergeev, Neli Mintcheva, Shigeru Yamaguchi, Natalie N. Tarasenka, Andrey Chuvilin, Sergey Makarov, Sergei A. Kulinich和Aleksandr A. Kuchmizhak制作,2021年1月27日,ASC应用材料与界面
DOI: 10.1021 / acsami.0c20463

俄罗斯科学基金会(授予No.19-79-00214)支持这项研究。

1条评论“新型纳米粒子材料为高效水脱盐”

  1. 伊斯兰教神不是犹太基督教信仰的上帝。向上帝提交不是基督教的信息,因为犹太教的上帝给予人类自由意志。在许多方面,耶稣的教义没有反映穆斯林宗教的教义。为什么伊斯兰教的宗教是一个科学文章中插入的话题?

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