Ca-MOF-Derived Porous Sorbents for High-Yield Solar-Driven Atmosphere Water Harvesting

吸附 吸附 材料科学 相对湿度 水蒸气 化学工程 多孔性 产量(工程) 盐酸 湿度 雨水收集 热解 化学 复合材料 有机化学 气象学 工程类 冶金 物理 生物 生态学
作者
Yue Hu,Yuqi Wang,Fang Zhou,Bing Yao,Zhizhen Ye,Xinsheng Peng
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (38): 44942-44952 被引量:17
标识
DOI:10.1021/acsami.3c08929
摘要

The development of high-yield, metal-organic framework (MOF)-based water harvesters in arid areas remains challenging due to the absence of effective strategies for enhancing water sorption capacity and kinetics. Herein, we presented a novel strategy for in situ fabrication of calcium chloride (CaCl2) decorated MOF-derived porous sorbents (PCC-42) through pyrolysis Ca-MOF and subsequently hydrochloric acid (HCl) vapor treatment process. The resulting PCC-42 sorbents exhibited a high water adsorption capacity of 3.04 g g-1 at 100% relative humidity (RH), outstanding photothermal performance, and rapid water uptake-release kinetics, surpassing most reported MOFs adsorbents. At 20, 30, 40, and 50% RH, PCC-42 demonstrated water uptake capacity of 0.45, 0.59, 0.76, and 0.9 g g-1, which represented an increase of 421 and 940% (at 20% RH) and 333 and 351% (at 30% RH) compared to Ca-MOF and CaCl2·2H2O, respectively. Approximately 80% of the adsorbed water in PCC-42 could be released under one sun within 50 min. Indoor water harvesting experiments demonstrated that PCC-42 is a promising adsorbent for various humidity environments. Additionally, outdoor solar-driven atmospheric water harvesting (AWH) tests revealed a high daily water production of 1.13 L/kgadsorbent under typical arid conditions (30-60% RH). The proposed strategy helps the design of high-performance adsorbents for solar-driven AWH in arid environments.
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