Mussel-inspired photothermal synergetic system for clean water production using full-spectrum solar energy

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作者
Ruofei Zhu,Mingming Liu,Yuanyuan Hou,Dan Wang,Liping Zhang,Dong Wang,Shaohai Fu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:423: 129099-129099 被引量:114
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.129099
摘要

Facing the long-term shortage of global water resources, the use of solar energy for desalination and wastewater treatment has always been the focus of human exploration. Here, inspired by mussel-chemistry, we designed a functional photothermal-photocatalysis system based on Cu foam with abundant marigold-like CuO nanoflowers and Prussian blue (PB) nanoparticles. This superhydrophilic composite material ([email protected]/PB) has superior full-spectrum solar energy absorption (300–2500 nm), which achieved interfacial heating under solar radiation to generate stable water vapor. Besides, superhydrophobic [email protected]/PB with self-floating properties and Janus [email protected]/PB with asymmetric wettability and anti-turnover ability were prepared to systematically compare the effects of wettability on solar energy utilization. We conclude that the hydrophilicity of the sample and the strong capillary pumping effect are more conducive to water transmission, and the superhydrophilic [email protected]/PB has a higher evaporation rate (1.39 kg m–2 h−1) and efficiency (87.10%) than other samples under 1.0 sun. Importantly, the superhydrophilic [email protected]/PB with excellent salt-tolerance and antifouling property can also be used for the purification of the saline solution, oily wastewater and dyeing effluents via the solar-driven water evaporation. Moreover, [email protected]/PB possessed superior adsorption and photocatalytic degradation ability for the organic dyes in dyeing wastewater. Therefore, this solar-driven superwetting functional material provides an expandable and cost-effective platform for seawater desalination and sewage purification.
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