Multifunctional Super‐Hydrophilic MXene/Biomass Composite Aerogel Evaporator for Efficient Solar‐Driven Desalination and Wastewater Treatment

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作者
Shilin Chen,Dafeng Zheng,Qiulan Cen,Chang Geun Yoo,Lei Zhong,Dongjie Yang,Xueqing Qiu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (35): e2400603-e2400603 被引量:93
标识
DOI:10.1002/smll.202400603
摘要

Solar-driven interfacial evaporation is recognized as a sustainable and effective strategy for desalination to mitigate the freshwater scarcity issue. Nevertheless, the challenges of oil contamination, salt accumulation, and poor long-term stability of the solar desalination process limit its applications. Herein, a 3D biomass-based multifunctional solar aerogel evaporator is developed for water production with fabricated chitosan/lignin (CSL) aerogel as the skeleton, encapsulated with carbonized lignin (CL) particles and Ti3C2TiX (MXene) nanosheets as light-absorbing materials. Benefitting from its super-hydrophilic wettability, interconnected macropore structure, and high broadband light absorption (ca. 95.50%), the prepared CSL-C@MXene-20 mg evaporator exhibited a high and stable water evaporation flux of 2.351 kg m-2 h-1 with an energy conversion efficiency of 88.22% under 1 Sun (1 kW m-2) illumination. The CSL-C@MXene-20 mg evaporator performed excellent salt tolerance and long-term solar vapor generation in a 3.5 wt.% NaCl solution. Also, its super-hydrophilicity and oleophobicity resulted in superior salt resistance and anti-fouling performance in high salinity brine (20 wt.% NaCl) and oily wastewater. This work offers new insight into the manufacture of porous and eco-friendly biomass-based photothermal aerogels for advanced solar-powered seawater desalination and wastewater purification.
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