這里，報道了一種集成的還原氧化石墨烯/聚吡咯雜化氣凝膠，具有高效的光降解性能和太陽能水蒸發(fā)，實現(xiàn)淡水的生產(chǎn)以及從復雜廢水中去污。具體來講，該納米雜化物是通過水熱還原和冷凍干燥工藝兩個步驟合成的。兩個組分之間的 π-π相互作用不僅可以防止還原氧化石墨烯納米片的堆積（保障了氣凝膠充足的水分傳輸通道和理想的機械穩(wěn)定性），還促進了有機分子之間的相互作用（以實現(xiàn)對揮發(fā)性有機化合物 (VOC) 的高去除效率）。雜化氣凝膠中寬的光采集范圍，光熱效應和太陽能驅(qū)動的光催化，均有利于協(xié)同增強的熱輔助光降解VOC污染物，同時水的蒸發(fā)速率為2.08 kg m-2 h-1和苯酚去除效率高達94.8%。該研究發(fā)現(xiàn)有助于開發(fā)新型的功能納米結(jié)構(gòu)，用于環(huán)境修復和太陽能蒸汽發(fā)電。
Figure 1. (a) GR/PPy氣凝膠合成過程示意圖。(b-d) GR/PPy氣凝膠在不同放大倍數(shù)下的 SEM 圖像。(e) TEM 圖像。(f) GR/PPy氣凝膠的 EDX元素映射分析。
Figure 2. (a) FT-IR 光譜；(b) XRD圖譜；(c) 拉曼光譜；(d) GR/PPy的XPS 測量光譜。(e) C、O和N的原子百分比。(f-h) 不同樣品的C 1s XPS譜。(i) N 1s XPS譜。
Figure 3. (a)不同GR/PPy氣凝膠的N2吸附-解吸等溫線。（b）孔徑分布。（c）不同GR/PPy氣凝膠的密度。（d）不同氣凝膠的密度和合成溫度的比較。 (e) GR/PPy-30 氣凝膠的應力-應變曲線，最大應變?yōu)?20%。(f) 不同碳基氣溶膠的平均模量比較。
Figure 4. (a)空氣中不同GR/PPy氣凝膠的紅外圖像。（b）不同GR/PPy氣凝膠在水中溫度隨時間的變化。(c)不同蒸發(fā)器的水分蒸發(fā)量。(d)不同蒸發(fā)器的蒸發(fā)速率和能量轉(zhuǎn)換效率。(e)在不同照射下的水蒸發(fā)量。（f）循環(huán)穩(wěn)定性。(g)蒸發(fā)速率比較。（h）GR/PPy-30蒸發(fā)器上鹽積聚和溶解的典型光學圖像。
Figure 5.（a）不同水源中GR/PPy-30的水分蒸發(fā)量。（b）相應的蒸發(fā)速率和能量轉(zhuǎn)換效率。（c）蒸餾水和合成海水中離子濃度的比較。（d）MO在不同狀態(tài)時的紫外-可見曲線。(e)不同狀態(tài)下的MO剩余率。(f) CIP剩余率。（g）不同蒸發(fā)器上苯酚的紫外-可見曲線。（h）相應的苯酚濃度。(i)GR/PPy-30蒸發(fā)器對復雜廢水中有機污染物的去除效率。
該研究工作由陜西科技大學Haojie Song和Yong Li課題組于2021年發(fā)表在Applied Catalysis B: Environmental期刊上。原文：Integrated reduced graphene oxide/polypyrrole hybrid aerogels for simultaneous photocatalytic decontamination and water evaporation。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
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