Polyoxometalates‐Modulated Hydrophilic‐Hydrophobic Composite Interfacial Material for Efficient Solar Water Evaporation and Salt Harvesting in High‐Salinity Brine

卤水 盐度 海水淡化 化学工程 复合数 材料科学 海水 聚吡咯 化学 复合材料 有机化学 工程类 地质学 生态学 生物化学 生物 海洋学 聚合 聚合物
作者
Sihang Cheng,Cuimei Liu,Yingqi Li,Yingqi Li,Huaqiao Tan,Yonghui Wang,Yangguang Li,Yangguang Li
出处
期刊:Energy & environmental materials [Wiley]
卷期号:7 (3) 被引量:26
标识
DOI:10.1002/eem2.12647
摘要

Solar vapor generation (SVG) represents a promising technique for seawater desalination to alleviate the global water crisis and energy shortage. One of its main bottleneck problems is that the evaporation efficiency and stability are limited by salt crystallization under high‐salinity brines. Herein, we demonstrate that the 3D porous melamine‐foam (MF) wrapped by a type of self‐assembling composite materials based on reduced polyoxometalates (i.e. heteropoly blue, HPB), oleic acid (OA), and polypyrrole (PPy) (labeled with MF@HPB‐PPy n ‐OA) can serve as efficient and stable SVG material at high salinity. Structural characterizations of MF@HPB‐PPy n ‐OA indicate that both hydrophilic region of HPBs and hydrophobic region of OA co‐exist on the surface of composite materials, optimizing the hydrophilic and hydrophobic interfaces of the SVG materials, and fully exerting its functionality for ultrahigh water‐evaporation and anti‐salt fouling. The optimal MF@HPB‐PPy 10 ‐OA operates continuously and stably for over 100 h in 10 wt% brine. Furthermore, MF@HPB‐PPy 10 ‐OA accomplishes complete salt‐water separation of 10 wt% brine with 3.3 kg m −2 h −1 under 1‐sun irradiation, yielding salt harvesting efficiency of 96.5%, which belongs to the record high of high‐salinity systems reported so far and is close to achieving zero liquid discharge. Moreover, the low cost of MF@HPB‐PPy 10 ‐OA (2.56 $ m −2 ) suggests its potential application in the practical SVG technique.
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