高效一体化可循环使用的太阳能海水淡化石墨烯材料研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51902360
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0203.碳素材料与超硬材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

As a clean, low cost and environmentally friendly approach, solar desalination has been considered as a promising solution to address the issue of water shortage. The solar desalination material is the key point for its application. Most of the solar desalination materials still exhibit the challenge to achieve more excellent performance, such as low efficiency under ambient sunlight, the poor stability/reusability and the complexity of the materials. These shortages limit the practical application. As such, this proposal aims to achieve a standalone three-dimensional bulk graphene material for solar desalination. A series of solar-steam materials will be designed and synthesized with various micro-nano structures and wettability to regulate the optical, thermal property and water supply. Such standalone three-dimensional graphene material with high absorption, low thermal conductivity and water channels could enhance the efficiency of the energy conversion and the stability/reusability. Moreover, the structure-function relationship and the solar-steam mechanism could be investigated and defined by studying the structural features and the properties of the designed materials. The completion of this proposal could enrich the insight into the light absorption, heat transfer, water transport and evaporation during the conversion process and provide useful research basis and theory for developing the application of solar-steam conversion for desalination with desired performance.
太阳能海水淡化技术具有清洁、低成本、环境友好等优点,拥有巨大的应用前景。其所使用的转换材料是决定该技术能否实际应用的关键,然而目前太阳能海水淡化材料存在自然光照强度下能量转换效率低、循环使用性差和拼接结构设计复杂等问题,限制了其推广应用。本项目拟构筑一种一体化太阳能海水淡化石墨烯材料,通过调控材料孔洞与片层次级微纳结构来增强其吸光性能,优化表面性能调控材料的亲水程度与亲水区域以解决隔热和水通道难以两优的问题;获得兼具高吸光、低热导和良好水传输性能、自然光照强度下具有高能量转换效率、可循环使用的三维石墨烯宏观体相材料;研究揭示材料结构性质与光蒸汽转换性能之间的构效关系,探索光蒸汽转换机理,增强对光吸收、热传导、水传输与蒸发过程的认知。本项目将为发展高性能太阳能海水淡化材料提供新策略,为其实际应用提供理论支撑。

结项摘要

界面型太阳能海水淡化技术因具有节能及效率高等优势,被广泛地认为是一种可以有效解决淡水资源短缺的技术手段。然而,在开发材料的过程中,在同一材料中能够同时满足降低热损失并且保证有效水通道是一项具有挑战性的工作,也因此限制了其发展。在本项研究中,我们发展了一种可以独立使用、自由漂浮的、Janus结构的3DG材料以及一种亲水性可控的紫外臭氧处理方式。通过上述亲水化处理,三维石墨烯的上层表现出亲水性,可以提供持续以及有效的水蒸发源;底层展现出疏水性,可以支撑材料漂浮在水面上以保证有效的光吸收并且减少热量的损失。得益于上述材料结构的协同左右,Janus 3DG在一个太阳光照强度下表现出1.71 kg m-2 h-1的水蒸发速率以及94.1%的光蒸汽转换效率。在高浓度的模拟海水中,也表现出优异的耐盐性能,没有盐分的析出。基于上述一体化Janus 3DG材料具有优异的太阳能海水淡化和污水处理效果。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
聚四氟乙烯中空纤维膜的亲水改性及稳定性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    塑料工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张东东;冯厚军;郭春刚;刘国昌;杨扬;陈江荣;刘铮;孙玮;李晓明;朱磊
  • 通讯作者:
    朱磊
Low-cost and scalable carbon bread used as an efficient solar steam generator with high performance for water desalination and purification.
低成本且可扩展的碳面包用作高效太阳能蒸汽发生器,具有高性能,可用于海水淡化和净化
  • DOI:
    10.1039/d1ra00592h
  • 发表时间:
    2021-02-23
  • 期刊:
    RSC advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Yang Y;Zhao M;Cao Z;Ge Z;Ma Y;Chen Y
  • 通讯作者:
    Chen Y
Facile Fabrication of Fluorine‐free Silica‐based Superhydrophobic Coating Using Acid‐catalyzed Silica Adhesive
使用酸催化二氧化硅粘合剂轻松制备无氟二氧化硅基超疏水涂层
  • DOI:
    10.1002/slct.202202426
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
    ChemistrySelect
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Tingting Ren;Biao Yuan;Gongwen Tang;Man Zhao;Yang Yang;Zhishan Yan;Linrong Ma;Xin Huang
  • 通讯作者:
    Xin Huang
Highly Efficient Solar Steam Generation under Low Solar Flux via Carbon-Nanotube-Modified Sugarcane
通过碳纳米管改性甘蔗在低太阳通量下高效产生太阳能蒸汽
  • DOI:
    10.1002/ente.202100588
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Energy Technology
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Yang Yang;Liu Chang;Zhao Man;Wang Jian;Tian Xinxia
  • 通讯作者:
    Tian Xinxia

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其他文献

基于双特征的丘陵山区耕地低空遥感图像配准算法
  • DOI:
    10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0674
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    北京航空航天大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋飞;杨扬;杨昆;张愫;毕东升
  • 通讯作者:
    毕东升
"双碳"战略背景下农业与农村减排技术路径分析
  • DOI:
    10.12357/cjea.20210599
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国生态农业学报(中英版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢立勇;杨育蓉;赵洪亮;郭李萍;靳泽群;杨扬;何雨桐
  • 通讯作者:
    何雨桐
Deploying public charging stations for battery electric vehicles on the expressway network based on dynamic charging demand
基于动态充电需求在高速公路网部署纯电动汽车公共充电站
  • DOI:
    10.1109/tte.2022.3141208
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Transportation Electrification
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    张天雨;杨扬;朱宇婷;姚恩建;吴珂琪
  • 通讯作者:
    吴珂琪
LncRNA RP11-307C12.11 promotes the growth of hepatocellular carcinoma by acting as a molecular sponge of miR-138
LncRNA RP11-307C12.11通过充当miR-138的分子海绵促进肝细胞癌的生长
  • DOI:
    10.1016/j.livres.2019.11.003
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Liver Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓宜南;程预胜;曾凯宁;李海波;黄一鸣;江艺泉;夏婷婷;张彤;杨扬
  • 通讯作者:
    杨扬
On the Contrasting Decadal Changes of Diurnal SurfaceTemperature Range between the Tibetan Plateau and Southeastern China during1980s–2000s
20世纪80年代—2000年代青藏高原与中国东南部地表气温年代际变化对比
  • DOI:
    10.1007/s00376-016-6077-z
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Advances in Atmospheric Sciences
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    杨扬;任荣彩
  • 通讯作者:
    任荣彩

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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