大連海事大學宋成文Sol. Energy：電紡還原型氧化石墨烯/聚丙烯腈膜，用于高效太陽能蒸發

DOI:10.1016/j.solener.2020.09.013

太陽能驅動的水蒸發是一種通過產生較低水平的溫室氣體來使海水可持續發展的策略。在此，研究者通過簡單的靜電紡絲技術制備了一種高效、柔性、輕質的還原型氧化石墨烯（rGO）/聚丙烯腈（PAN）復合膜，用于光熱脫鹽。與rGO混合后，電紡膜在寬光譜范圍內表現出很強的吸光性能，可以吸收80％以上的光。更重要的是，制備的rGO/PAN膜具有良好的熱積聚作用和高蒸發效率等優點。當放置在由聚苯乙烯泡沫制成的隔熱板上時，它將89.4％的光轉化為熱量，從而使1.46 kg m-2的海水在陽光下于一小時內蒸發掉。同時，以rGO/PAN膜為蒸汽發生器，從高鹽度模擬海水中獲得低離子濃度的純水（Na+：0.61 mg L-1，Mg2+：0.67 mg L-1，K+：1.71 mg L-1和Ca2+：0.48 mg L-1）。結果表明，rGO/PAN膜為海水淡化領域的大規模光熱應用提供了一條新途徑。

圖1.（a）具有排鹽和熱積聚作用的蒸發系統示意圖。（b）濾紙表面鹽濃度梯度的示意圖。

圖2.蒸發測試設備的示意圖。

圖3.rGO/PAN膜的制備示意圖。

圖4.（a）純PAN膜，（b）GO/PAN膜，（c）rGO/PAN膜的數碼照片。

圖5.還原前后GO/PAN膜的（a）FTIR光譜，（b）XPS光譜。（c）GO/PAN膜和（d）rGO/PAN膜的C1s XPS光譜。

圖6.（a）純PAN膜，（b）GO/PAN膜，（c）rGO/PAN膜的SEM圖像。

圖7.（a）純PAN膜，（b）GO/PAN膜，（c）rGO/PAN膜的水接觸角。

圖8.（a）純PAN膜、GO/PAN膜和rGO/PAN膜的UV-vis-NIR光譜，（b）在陽光下去離子水蒸發引起的質量變化，（c）蒸發系統的溫度曲線，（d）熱轉化效率。

圖9.由（a-c）純PAN膜，（d-f）GO/PAN膜，（g-i）rGO/PAN膜覆蓋的去離子水樣品在陽光下照射0s、60s和60min的紅外熱圖像。

圖10.脫鹽前后模擬海水中的Na+、K+、Mg2+和Ca2+。