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余桂華PNAS:高效、快速的大氣捕水!
來源: 時間:2023-10-10 13:41:51 瀏覽:2515次

第一作者:Weixin Guan、Yaxuan Zhao

通訊作者:余桂華教授

通訊單位:德克薩斯大學奧斯汀分校

DOI: 10.1073/pnas.2308969120



研究背景



熱響應性水凝膠是一類溫敏性聚合物,其具有較高效的解吸特性,具有作為大氣捕水(AWH)基質的潛力。然而,由于鹽析效應導致溶脹能力有限且吸附的水難以完全釋放等因素,導致傳統水凝膠吸附劑的捕水效能受限。基于此,美國德克薩斯大學奧斯汀分校余桂華團隊開發了具有吸濕和熱響應的雙功能聚合物網絡,用于大氣捕水。該聚合物具有穩定的吸濕作用,可在低溫條件下釋放吸附的水分子。且該聚合物中加入的光熱劑,使得其可以在太陽能驅動下進行大氣捕水。該策略可實現高效、可持續捕水,為設計具有綜合性能的先進吸附劑提供了一個潛在的解決方案,以緩解淡水危機。



文章要點



1、作者采用了具有吸濕性和熱敏性的雙功能聚合物構筑熱敏水凝膠,而該水凝膠具有分子限制水化作用。

2、該水凝膠中,兩性離子部分促使其在相對濕度范圍穩定且利于吸水,同時熱響應部分增強了受限位點和熱響應網絡的協同作用。此外,微凝膠結構使吸附劑具有快速的吸附-解吸效果。

3、測試結果表明,在60%的相對濕度(RH)下,熱敏兩性離子微凝膠在100 min內實現1 g g?1的吸水量,且在40 °C下,20 min內約釋放80%捕獲的水。本研究為下一代大氣中捕獲水吸附劑的設計提供了一種高效-節能的解決方案。



圖文展示



圖1.大氣中捕獲水的過程及吸附劑的設計原理

圖2.共聚物水凝膠的基本性質和表征

圖3. TZMGs大氣捕獲水性能

圖4. PZMGs的光熱性能和太陽能驅動蒸汽吸附-解吸性能

圖5.大氣中水的提取

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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