Copper sulfide integrated functional cellulose hydrogel for efficient solar water purification

纤维素 化学工程 材料科学 自愈水凝胶 硫化铜 复合数 化学 复合材料 高分子化学 工程类 冶金
作者
Zhongguo Wang,Xiongfei Zhang,Shixun Lian,Jianfeng Yao
出处
期刊:Carbohydrate Polymers [Elsevier]
卷期号:319: 121161-121161 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.carbpol.2023.121161
摘要

Hydrogels are emerging materials for solar steam generation to alleviate water scarcity. Herein, a semiconductor of copper sulfide (CuS) was integrated into cellulose hydrogel to fabricate a solar steam evaporator. Sustainable and low-cost cotton linter (cellulose) was regenerated by NaOH/urea solvent. Epichlorohydrin was added as a cross-linking agent to enhance the mechanical robustness of the composite hydrogel, and CuS crystals were tightly attached to cellulose fibers and uniformly distributed in the hydrogel matrix. Under simulated solar light, a heating zone was established at the top surface of the composite hydrogel, and CuS can efficiently absorb and convert light into heat. The hydrophilic cellulose network affords an adequate water supply and a low water vaporization enthalpy. By tuning the CuS loadings, the optimized evaporation rate and solar-to-vapor efficiency could reach 2.2 kg/m2/h and 87 %, respectively, under 1 sun irradiation. The evaporation rate remained above 2.1 kg/m2/h after 48 h of irradiation. Moreover, the hydrogels (with a CuS loading of 30 wt%) showed a efficiently photocatalytic degradation of 95 % for methylene blue and 92 % for Rhodamine B. Such functional hydrogel evaporator holds great potential for practical water treatment and solar-driven applications.
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