Robust and Temperature‐Sensitive Hydrogels for High‐Efficiency Water Harvesting Under Low Solar Energy Radiation

自愈水凝胶 化学工程 吸附 饮用水净化 材料科学 蒸发 汽化 辐照 光热治疗 环境科学 纳米技术 化学 环境工程 物理 工程类 有机化学 高分子化学 热力学 核物理学
作者
Meng Wang,Zhiqiang Sun,Jianhua Zhou,Yulian Chen,Xiaojiang Mu,Zhixiang Zhang,Xiaoyang Wang,Jing Liu,Jie Gao,Wenping Liu,Lei Miao
出处
期刊:Solar RRL [Wiley]
卷期号:7 (9) 被引量:9
标识
DOI:10.1002/solr.202300041
摘要

Solar‐driven evaporation using hydrogels and photothermal materials is a promising freshwater harvesting technology. Clean water is generally collected through evaporation and subsequent condensation, which requires high energy input due to the inherent high vaporization enthalpy of water. Therefore, it is a great challenge to harvest fresh water efficiently under natural irradiation. Herein, a temperature‐sensitive polyacrylamide‐poly( N ‐isopropylacrylamide) (A‐PNIPAm) gel is designed to pursue a high water collection rate under low energy input conditions, where the facile and reversible hydrophilic/hydrophobic transition in gels enables the quick acquisition of liquid water. A multifunctional hydrogel (ADS‐PNIPAm) is prepared using polydopamine and sodium alginate with excellent adsorption/filtration properties, which can remove pollutants and generate fresh water rapidly. Consequently, the water collection rate of the ADS‐PNIPAm hydrogel reaches up to 5.89 and 9.8 kg m −2 h −1 under 0.6 and 1 sun irradiation, respectively, which are superior to the previously reported values. Furthermore, ADS‐PNIPAm displays an excellent effect on purifying sewage, such as oils, algae, and dyes pollutants. ADS‐PNIPAm is a promising material for a rapid freshwater generation with solar irradiation only, which provides a new avenue to alleviate water source scarcity.
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