La escasez mundial de agua potable es un grave problema para los seres humanos. La purificación del agua consume una gran cantidad de energía fósil y genera contaminación secundaria.

La evaporación interfacial solar térmica se ha considerado la estrategia más prometedora para abordar este problema. Sin embargo, el desarrollo de un material optimizado que presente tanto una conversión eficiente de vapor solar como una buena tolerancia ambiental sigue siendo un desafío.

Investigadores del Instituto de Ingeniería de Procesos (IPE) de la Academia de Ciencias de China han desarrollado un Ta₂ amorfo ultraestable O₅ /C nanocompuesto con estructura multicapa hueca (HoMS) para la evaporación solar, que puede mejorar la eficiencia de la purificación del agua.

El estudio fue publicado en Advanced Materials el 29 de octubre.

"El control atómico y de composición preciso en el bloque de construcción de HoMS realiza una estructura de banda prohibida indirecta con abundantes estados de energía alrededor del nivel de Fermi, lo que mejora la relajación no radiativa para facilitar la conversión fototérmica", dijo el profesor Wang Dan, autor correspondiente del estudio. "La exclusiva estructura hueca de múltiples capas puede mejorar de manera eficiente la absorción de luz como un cuerpo negro".

HoMS disminuye la energía requerida para la evaporación del agua. Los resultados de la simulación muestran que HoMS establece un gradiente de campo térmico, proporcionando así la fuerza motriz para la evaporación del vapor.

"HoMS también beneficia el transporte de agua", dijo Wang, "Las cavidades confinadas en HoMS promueven la difusión de agua líquida debido al efecto de bombeo capilar, y los nanoporos en HoMS inducen a las moléculas de agua a evaporarse en forma de grupos, lo que permite la evaporación con menos entalpía. ."

Con fotoabsorción y conversión fototérmica altamente eficientes, una velocidad de evaporación ultrarrápida de 4,02 kg m ^-2 h ^-1 ha sido conseguido. La velocidad de evaporación apenas cambió después de 30 días y sin acumulación de sal, lo que indica una estabilidad a largo plazo.

En particular, la concentración de pseudovirus SC2-P podría disminuir en seis órdenes de magnitud después de la evaporación.

Este amorfo Ta₂ O₅ El compuesto /C se fabrica, transporta, almacena y recicla fácilmente. Se puede aplicar a la depuración de agua de mar, oa aguas que contengan metales pesados ​​o bacterias, obteniendo agua potable que cumpla con el estándar de la Organización Mundial de la Salud.

Los científicos del IPE están preparando un prototipo de desalinización de agua de mar para los habitantes de islas aisladas. + Explora más

Los mecanismos del flujo de evaporación mejorado a través de nanocanales