Oxygen-enriched tubular carbon for efficient solar steam generation

材料科学 纳米棒 碳纤维 化学工程 热解 氧气 吸收(声学) 纳米技术 蒸发 光热治疗 化学 复合材料 复合数 有机化学 工程类 物理 热力学
作者
Zhi Li,Wenqin Ma,Feng Xu,Meng Qian,Hui Bi,Wei Zhao,Zhuoran Lv,Fuqiang Huang
出处
期刊:Carbon [Elsevier BV]
卷期号:170: 256-263 被引量:30
标识
DOI:10.1016/j.carbon.2020.08.039
摘要

Carbon materials with excellent light-harvesting capacity are promising light absorbers for solar-thermal conversion. However, developing advanced carbon materials with tailored morphology and properties that are suitable for solar steam generation remains challenging. Herein, we have successfully synthesized oxygen-enriched tubular carbon with uniform hollow architecture and some defective structure by pyrolysis of a coordination complex (PEG-CaCl2 precursor). Briefly, PEG molecules can promote the anisotropic growth of CaCl2 nanorods during pyrolysis through coordination interaction (Ca–O), and simultaneously serve as the carbon and oxygen sources for in-situ growth of self-doped tubular carbon using the as-formed nanorods as ideal templates. The resulting tubular carbon with one-dimensional hollow structure, possesses a large specific surface area (613 m2 g−1) for light absorption, low thermal conductivity (0.0474 W m−1 K−1) for heat localization, and abundant hydrophilic oxygen-containing groups (8.62 at.% oxygen) for efficient water delivery. Thus, the self-floating photothermal membrane based on the tubular carbon, fabricated by the addition of agar binder, exhibits broadband light absorption (96%) and achieves a high evaporation efficiency of 91.3% under one sun illumination. This work provides a new insight to design and synthesize functionalized carbon with controlled morphology and the desired structure for potential application in solar steam generation.
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