கருப்பு தொழில்நுட்பம்! சூரியன் பிரகாசிக்கும்போது, ​​சுத்தமான நீர் கிடைக்கும்! இந்த அற்புதமான பொருளை, நாங்கள் உங்களுக்கு வெளிப்படுத்துகிறோம்!

சமூக வளர்ச்சிக்கு புதிய நீர் பற்றாக்குறை அதிகரித்து வரும் சவாலாக உள்ளது. உலக மக்கள்தொகையில் 29% பேருக்கு பாதுகாப்பான குடிநீர் இல்லை என்றும், மக்கள்தொகை வளர்ச்சி மற்றும் சுற்றுச்சூழல் பிரச்சினைகள் காரணமாக சுத்தமான தண்ணீருக்கான தேவை இன்னும் அதிகரித்து வருவதாகவும் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது. கொரோனா வைரஸ் நோய் (நியோகோரோனா வைரஸ் நிமோனியா) தற்போது பரவி வரும் சூழலில், சுகாதாரத்துடன் தொடர்புடைய சுத்தமான நீர் மிகவும் முக்கியமானது. சூரிய சக்தியில் இயங்கும் நீர் ஆவியாதல், சூரிய ஒளியை மட்டுமே ஆற்றல் உள்ளீடாகப் பயன்படுத்தி கடல் நீர் மற்றும் கழிவுநீரில் இருந்து சுத்தமான நீரை உற்பத்தி செய்வதற்கான மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்றாகக் கருதப்படுகிறது. இந்த தொழில்நுட்பம் சூரிய உறிஞ்சிகளை பெரிதும் நம்பியுள்ளது, அவை சூரிய சக்தியை வெப்பமாக மாற்றி நீராவியை உற்பத்தி செய்ய ஆவியாக்கிகளாக செயல்படுகின்றன. அதிக நீர் ஆவியாதல் விகிதங்கள் மற்றும் சூரிய வெப்ப மாற்ற செயல்திறனை அடைய, சிறந்த பொருள் சூரிய நிறமாலையின் பெரும்பகுதியை திறம்பட பயன்படுத்த பரந்த அளவிலான உறிஞ்சுதல், வெப்ப இழப்பை அடக்க குறைந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் திறமையான நீர் போக்குவரத்திற்கு முப்பரிமாண (3D) நுண்துளை சேனல்களைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். இதுவரை, விஞ்ஞானிகள் கார்பன் (எ.கா., கிராபெனின் அல்லது கார்பன் நானோகுழாய்கள்), பாலிமர்கள், உலோகங்கள் மற்றும் உலோக ஆக்சைடுகள் மற்றும் அவற்றின் கலப்பினங்கள் போன்றவற்றை அடிப்படையாகக் கொண்ட பல்வேறு ஒளிவெப்பப் பொருட்களை உருவாக்கியுள்ளனர்.

சமீபத்திய ஆண்டுகளில் விஞ்ஞானிகள் ஆராய்ந்து பல முன்னேற்றங்களைச் செய்ய கடுமையாக உழைத்து வருகின்றனர், எனவே சமீபத்திய ஆண்டுகளில் ஒளிவெப்ப சுத்தமான நீர் உற்பத்தியில் ஆராய்ச்சி முன்னேற்றம் குறித்து பல தலைப்பு வெளியீடுகளிலிருந்து அறிந்து கொள்வோம்.

1. இயற்கை தொடர்புகள்: தாவர இலைகள் சூரிய சக்தியில் இயங்கும், அதிக திறன் கொண்ட நீர் சுத்திகரிப்பாளரை ஊக்குவிக்கின்றன

இயற்கையான வாஸ்குலர் தாவரங்களின் இலைகள், சூரிய ஒளியின் உதவியுடன், சவ்வூடுபரவல் அழுத்தம், நீராவிப்போக்கு மற்றும் கழிவு நீக்கம் ஆகியவற்றில் உள்ள வேறுபாடுகளைச் சார்ந்து டன் கணக்கில் சுத்தமான நீரை உற்பத்தி செய்கின்றன. இதனால் உத்வேகம் பெற்று, கிங்ஹுவா பல்கலைக்கழகத்தில் உள்ள சுன் லீயின் குழு ஆராய்ச்சியாளர்கள், திறமையான நீர் சுத்திகரிப்பு மற்றும் உற்பத்திக்காக சூரிய ஒளியால் இயங்கும் ஒரு சுத்திகரிப்பானை அறிவித்துள்ளனர். இந்த சூரிய ஒளியால் இயங்கும் சுத்திகரிப்பானானது, ஒரு சூப்பர்ஹைட்ரோஃபிலிக் மெலமைன் ஃபோம் முதுகெலும்பில் பொருத்தப்பட்டு, வெளிப்புறத்தில் PNIPAm-மாற்றியமைக்கப்பட்ட கிராஃபீன் (PG) வடிகட்டி சவ்வு பூசப்பட்ட, எதிர்மறை வெப்பநிலைக்கு ஏற்ப செயல்படும் பாலி(N-ஐசோபுரோபைலாக்ரிலாமைடு) ஹைட்ரோஜெல் (PN) ஒன்றைக் கொண்டுள்ளது. மூலக்கூறு இயக்கவியல் உருவகப்படுத்துதல்கள் மற்றும் சோதனை முடிவுகள், ஒப்பீட்டளவில் கடினமான மெலமைன் முதுகெலும்பின் சூப்பர்ஹைட்ரோஃபிலிக் தன்மையானது, PNPG-F சுத்திகரிப்பானின் வீக்கம்/சுருக்க விகிதத்தை கணிசமாக முடுக்கிவிட்டதைக் காட்டின. ஒரே அளவிலான சூரிய ஒளிக்கதிர்வீச்சின் கீழ், பகுத்தறிவுடன் வடிவமைக்கப்பட்ட இந்தக் கட்டமைப்பு, ஆவியாதல் மற்றும் சொட்டுநீர்ச் சேர்ப்பின் ஒருங்கிணைந்த விளைவுகள் மூலம், ஒரு உப்புநீர்க் கலவையிலிருந்து ஒரேயொரு PNPG-F மூலம் மணிக்கு 4.2 கிலோ/சதுர மீட்டர் சேகரிப்பையும், 99%-க்கும் அதிகமான அயனி நீக்கத்தையும் வழங்கியது. இந்த அதிக செயல்திறன் கொண்ட சூரிய ஒளியால் இயங்கும் அமைப்புக்கு, பல்வேறு நீர் சுத்திகரிப்புப் பயன்பாடுகளில் பெரும் பயன்பாட்டு வாய்ப்புகள் இருப்பதாக ஆய்வாளர் கருதுகிறார். இந்த ஆய்வு, நேச்சர் இதழின் துணை இதழான 'நேச்சர் கம்யூனிகேஷன்ஸ்'-இல், “அதிக செயல்திறன் கொண்ட சுத்தமான நீர் உற்பத்திக்கான தாவர இலைகளால் ஈர்க்கப்பட்ட சூரிய ஒளியால் இயங்கும் சுத்திகரிப்பான்” என்ற தலைப்பில் ஒரு கட்டுரையாக வெளியிடப்பட்டது.

2. அறிவியல் முன்னேற்றங்கள்: சூரிய நீர் சுத்திகரிப்புக்கான ஒளி-உறிஞ்சும் ஹைட்ரோஜெல்களின் அதிக நீரேற்றம் செய்யக்கூடிய பாலிமர் நெட்வொர்க்குகள்.

நீர் சுத்திகரிப்புக்கான சூரிய நீர் ஆவியாதல் என்பது நன்னீர் உற்பத்திக்கு ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தொழில்நுட்பமாகும். இருப்பினும், சூரிய நீராவி உற்பத்தி ஆற்றல் மிகுந்தது, இதன் விளைவாக இயற்கையான பகல் நேரத்தில் குறைந்த நீர் உற்பத்தி ஏற்படுகிறது. எனவே, நீர் ஆவியாதலுக்கான ஆற்றல் தேவையைக் குறைத்து சூரிய நீர் சுத்திகரிப்பை துரிதப்படுத்தக்கூடிய புதிய பொருட்களை உருவாக்க வேண்டிய அவசியம் உள்ளது. அமெரிக்காவின் டெக்சாஸின் ஆஸ்டினில் உள்ள பேராசிரியர் குய்ஹுவா யூவின் குழு, பாலிவினைல் ஆல்கஹால் மற்றும் சிட்டோசன் நீரேற்ற முதுகெலும்பாகவும், பாலிபைரோல் ஒளி உறிஞ்சியாகவும் இருப்பதால் அதிக நீரேற்றம் கொண்ட ஒளி-உறிஞ்சும் ஹைட்ரோஜெல் (h-LAH) இருப்பதாகவும், இது தண்ணீரை ஆவியாக்க குறைந்த ஆற்றலை (தண்ணீர் அளவின் <50%) பயன்படுத்த முடியும் என்றும் தெரிவித்துள்ளது. h-LAH ​​இன் நீரேற்றம் திறனை அதிகரிப்பது நீரின் நிலையை மாற்றும் மற்றும் தண்ணீரை ஓரளவு செயல்படுத்தும், இதன் மூலம் நீர் ஆவியாதலை எளிதாக்கும் என்பது நிரூபிக்கப்பட்டது. h-LAH ​​சூரிய நீராவி உற்பத்தியை 1 சூரியனில் ~3.6 கிலோ/மீ2/மணி என்ற சாதனை விகிதத்தில் அதிகரித்தது. h-LAH ​​அடிப்படையிலான சூரிய நீர் ஆவியாதல் சிக்கலான அயனி மாசுபாடுகளுக்கு எதிராக நீண்டகால நீடித்துழைப்பு மற்றும் கறைபடிதல் எதிர்ப்பு பண்புகளையும் வெளிப்படுத்தியது. "தாவர இலைகள் சூரிய ஒளியால் இயக்கப்படும் சுத்திகரிப்பானை அதிக திறன் கொண்ட சுத்தமான நீர் உற்பத்திக்கு ஊக்கப்படுத்துகின்றன" என்ற தலைப்பில் அறிவியல் துணை இதழான சயின்ஸ் அட்வான்சஸில் இந்த ஆராய்ச்சி வெளியிடப்பட்டது.

3. Angew: ஒளிவெப்ப நீர் ஆவியாதலுக்கான சூப்பர்ஹைட்ரோஃபிலிசிட்டி மற்றும் பரந்த அலைநீள ஒளி உறிஞ்சுதல் கொண்ட COF பொருட்கள்.

குறிப்பாக அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு (NIR) பகுதியில், நுண்துளை கரிம பாலிமர்களின் உள்ளார்ந்த நீர்வெறுப்புத்தன்மை மற்றும் வரையறுக்கப்பட்ட ஒளி உறிஞ்சுதல், சூரிய நீராவி உருவாக்கத்தில் (SSG) அவற்றின் பயன்பாட்டைத் தடுக்கும் இரண்டு தடைகளாகும். ஜிலின் பல்கலைக்கழகத்தில் உள்ள Xiaoli Yan இன் குழுவில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் 1,4,5,8 tetrakis(phenylamino)anthracene-9,10-dione (TPAD) (TPAD-COF) ஐ அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு கோவலன்ட் கரிம கட்டமைப்பை (COF) உருவாக்கியுள்ளனர், இது முழு UV/தெரியும் NIR பகுதியிலிருந்தும் SSG ஐ உள்ளடக்கிய சூப்பர்ஹைட்ரோஃபிலிசிட்டி மற்றும் பரந்த ஒளி உறிஞ்சுதலால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. TPAD-COF, எந்த சேர்க்கைகளும் இல்லாமல் ஒரு திறமையான ஒளிவெப்ப மாற்றப் பொருளாக, 1.42 kg/m2/h என்ற சிறந்த நீர் ஆவியாதலை வெளிப்படுத்துகிறது மற்றும் ஒரு சூரிய தீவிர கதிர்வீச்சின் கீழ் 94% உயர் ஆற்றல் மாற்றத் திறனை அடைகிறது. TPAD-அடிப்படையிலான COF ஒளி உறிஞ்சுதல் வரம்பின் மேலும் நீட்டிப்பு, செலேட்டட் BF2 மூலக்கூறுகளின் பிந்தைய செயற்கை மாற்றத்தால் அடையப்பட்டது. ஒளிவெப்ப நீர் ஆவியாதலுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் தற்போதைய TPAD-அடிப்படையிலான COF-களில் ஒளிவெப்ப மாற்றப் பொருளின் நீர்விருப்பம் மிகவும் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது என்பதை முறையான கட்டுப்பாட்டு சோதனைகள் மற்றும் பகுப்பாய்வு உறுதிப்படுத்துகின்றன. "திறமையான சூரிய நீராவி உருவாக்கத்திற்கான பிராட்பேண்ட் உறிஞ்சிகளாக சூப்பர்ஹைட்ரோஃபிலிக்2D கோவலன்ட் ஆர்கானிக் கட்டமைப்புகள்" என்ற தலைப்பிலான ஆராய்ச்சிப் பணி, உயர்மட்ட சர்வதேச இதழான Angewise இல் வெளியிடப்பட்டது. இந்தப் படைப்பு சிறந்த சர்வதேச இதழான Angew. Chem. Int. Ed. இல் வெளியிடப்பட்டது.

4. JACS: ஒளிவெப்ப நீர் ஆவியாதலுக்கான ஹைட்ரோஃபிலிக்-ஹைட்ரோபோபிக் இரட்டை-பிராந்திய COF/கிராஃபீன் ஹைட்ரோஜெல்.

சூரிய நீர் ஆவியாதல் என்பது உலகளாவிய நீர் பற்றாக்குறையைப் போக்க உதவும் ஒரு நிலையான நீர் சுத்திகரிப்பு தொழில்நுட்பமாகும். இருப்பினும், அதிக ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் குறைந்த நீர் ஆவியாதல் விகிதம் காரணமாக இந்த தொழில்நுட்பம் பெரும் சவால்களை எதிர்கொள்கிறது. ஜெர்மனியின் பெர்லின் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தில் பேராசிரியர் ஆர்ன் தாமஸ் குழு, ஒரு எளிய இன் சிட்டு வளர்ச்சி உத்தி மூலம் ஒரே பொருளில் ஹைட்ரோஃபிலிக் மற்றும் ஹைட்ரோபோபிக் பகுதிகள் இரண்டையும் கொண்ட ஒரு கோவலன்ட் ஆர்கானிக் கட்டமைப்பு (COF)/கிராஃபீன் இரட்டை-பிராந்திய ஹைட்ரோஜெல் பற்றி அறிக்கை செய்கிறது. ஹைட்ரோஃபிலிக் COF ஹைட்ரோபோபிக் கிராஃபீன் பகுதியின் ஒரு பகுதியை உள்ளடக்கியது. இரண்டு ஈரமாக்கும் பகுதிகளின் துல்லியமான கட்டுப்பாட்டின் மூலம், கலப்பின ஹைட்ரோஜெல் பயனுள்ள ஒளி அறுவடை, சரிசெய்யக்கூடிய ஈரப்பதம், உகந்த நீர் உள்ளடக்கம் மற்றும் நீர் ஆவியாதலுக்கான குறைக்கப்பட்ட ஆற்றல் தேவையைக் காட்டுகிறது. ஒரு சூரிய உறிஞ்சியாக, இரட்டை-பிராந்திய ஹைட்ரோஜெல் 1 சூரிய கதிர்வீச்சுக்கு (1kw/m2) 3.69 கிலோ/m2/h வரை நீராவி உற்பத்தி விகிதத்தை அடைகிறது, இது மற்ற மேம்பட்ட பொருட்களுடன் ஒப்பிடத்தக்கது. கூடுதலாக, இந்த ஹைட்ரோஜெல் ஆவியாக்கி கடல் நீர் மற்றும் கழிவுநீரில் இருந்து குடிக்கக்கூடிய நீரை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுகிறது, இது நீர் சுத்திகரிப்பு திறனை நிரூபிக்கிறது. இந்த ஆராய்ச்சிப் பணி JACS என்ற இதழில் "ஒரு கோவலன்ட் ஆர்கானிக் கட்டமைப்பு/கிராஃபீன் இரட்டை-பிராந்திய ஹைட்ரோஜெல் ஃபார் மேம்படுத்தப்பட்ட சூரிய சக்தியால் இயக்கப்படும் நீர் உற்பத்தி" என்ற தலைப்பில் வெளியிடப்பட்டது, இது ஒரு சிறந்த சர்வதேச இதழான JACS ஆகும்.

5. அறிவியல் முன்னேற்றங்கள்: நீர் லில்லி கத்தி அமைப்பு-ஈர்க்கப்பட்ட உயர்-செயல்திறன் ஒளிவெப்ப நீர் ஆவியாக்கி

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், முக சூரிய நீராவி உற்பத்தி, உப்பு நீக்கம் மற்றும் கழிவு நீர் சுத்திகரிப்புக்கான உயர் ஆற்றல் மாற்றத் திறனை அடைவதில் பெரும் ஆற்றலைக் காட்டியுள்ளது. இருப்பினும், சூரிய உறிஞ்சியில் கறைபடிதல் அல்லது உப்பு குவிவது தவிர்க்க முடியாததாகத் தோன்றுவதால், அதிக ஆவியாதல் விகிதங்களை பராமரிக்க முடியாது. கரைப்பான் செறிவு அதிகரிக்கும் போது சிதைவு துரிதப்படுத்தப்படுகிறது. இந்தப் பிரச்சனையைத் தீர்க்க, நான்ஜிங் பல்கலைக்கழகத்தில் பேராசிரியர் ஜியா ஜூவின் குழு, நீர் லில்லி இலைகளின் கட்டமைப்பால் ஈர்க்கப்பட்டு, பல-நிலை கட்டமைப்பை (நீர்-லில்லி-ஈர்க்கப்பட்ட படிநிலை அமைப்பு (WHS) ஒளிவெப்ப-நீராவி மாற்ற சாதனத்தை வடிவமைத்தது, இது 10 wt% அதிக செறிவூட்டப்பட்ட உப்பு நீரையும் 30 wt% கழிவுநீரையும் சுத்திகரிக்கும் போது 80% ஒளிவெப்ப மாற்றத் திறனை அடைய முடியும். அதிக செறிவூட்டப்பட்ட உப்புநீர் மற்றும் கழிவுநீரை சுத்திகரிக்கும் போது, ​​ஆவியாதல் முடிவடையும் வரை (அதாவது, "பூஜ்ஜிய வெளியேற்றம்") ஒளிவெப்ப மாற்றத் திறன் கணிசமாகக் குறையாது, மேலும் மேற்பரப்பு சுத்தமாக இருக்கும் என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. இந்த படைப்பு "உயர் உப்புத்தன்மை உப்புநீரின் நிலையான மற்றும் திறமையான சூரிய ஆவியாதலுக்கான நீர்-லில்லி-ஈர்க்கப்பட்ட படிநிலை வடிவமைப்பு" என்ற தலைப்பில் சயின்ஸ் அட்வான்ஸில் வெளியிடப்பட்டது.

6. நானோ ஆற்றல்: ஒளிவெப்ப நீர் ஆவியாதலுக்கான மாலிப்டினம் டைசல்பைடு

டீக்கின் பல்கலைக்கழகத்தின் ஃபிரான்டியர் மெட்டீரியல்ஸ் இன்ஸ்டிடியூட்டில் உள்ள லைஃபெங் வான் குழுவின் ஆராய்ச்சியாளர்கள், பகுதி படிக உருமாற்றம் வழியாக சூரிய நீர் ஆவியாக்கலுக்காக, தொடர்ச்சியான டிரான்சிஷன் மெட்டல் டைசல்பைடு மற்றும் நைட்ரஜன் செறிந்த நைட்ரைடு ஹெட்டிரோஸ்ட்ரக்சர்களை உருவாக்கியுள்ளனர். குறிப்பாக, இந்த மேம்பட்ட 2D ஹெட்டிரோஸ்ட்ரக்சர்கள் அகச்சிவப்பு வரம்பில் மேம்பட்ட நிறமாலை உறிஞ்சுதலையும், நீர், அமிலங்கள் மற்றும் காரங்கள் உள்ளிட்ட பல்வேறு கரைசல்களில் சிறந்த வேதியியல் நிலைத்தன்மையையும் வெளிப்படுத்துகின்றன. மிக முக்கியமாக, மேம்பட்ட நிறமாலை உறிஞ்சுதலின் செறிவு மற்றும் குறைக்கப்பட்ட வெப்ப இழப்பு காரணமாக, MoS2-Mo5N6/ மெலமைன் ஃபோம் (MF) சூரிய வெப்ப சாதனம் அதிக ஆவியாக்க விகிதத்தையும் (2.31 kg m-2h-1) மற்றும் மாற்றத் திறனையும் (106.6%) வெளிப்படுத்துகிறது. இவை முறையே MoS2/MF மற்றும் MF/நீர் சூரிய சாதனங்களை விட 1.4 மற்றும் 4.7 மடங்கு அதிகமாகும். இந்த ஆய்வு, சூரிய நீர் உருவாக்கத்திற்காக சிறந்த ஒளிவெப்ப செயல்திறன் கொண்ட தொடர்ச்சியான மேம்பட்ட 2D-2D TMDகள்-நைட்ரஜன் செறிந்த நைட்ரைடு ஹெட்டிரோஸ்ட்ரக்சர்களை வழங்குகிறது. இந்த ஆய்வுக்கட்டுரை, “சூரிய நீர் உற்பத்திக்கான இடைநிலை உலோக டைகால்கோஜனைடுகள் மற்றும் நைட்ரஜன் செறிந்த நைட்ரைடுகளின் மேம்பட்ட 2D-2D பல்லினக் கட்டமைப்புகள்” என்ற தலைப்பில், ஒரு முன்னணி சர்வதேச இதழான நானோ எனர்ஜியில் வெளியிடப்பட்டது.

சூரிய ஒளிவெப்ப நீர் ஆவியாதல் தொழில்நுட்பம் உலகளாவிய சுத்தமான நீர் பற்றாக்குறையை தீர்க்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது, இப்போது தீர்க்கப்பட வேண்டியது ஒளிவெப்பப் பொருட்களின் குறைந்த விலை தயாரிப்பு, அதிக திறன் கொண்ட செயல்பாடு, அத்துடன் நடைமுறை பயன்பாட்டு சூழல்களில் பயன்பாட்டின் நிலைத்தன்மை மற்றும் பெயர்வுத்திறன், அனைத்து மனிதகுலத்தின் ஆரம்பகால நன்மைக்காக எதிர்காலத்தில் அதிக முடிவுகளை எதிர்பார்க்கிறோம்!

மெலமைன் ஃபோம் பற்றிய மேலும் தகவலுக்கு, எங்களை [email protected] என்ற மின்னஞ்சல் முகவரியில் அல்லது +86-28-8411-1861 என்ற எண்ணில் அழைக்கவும்.

சில படங்கள் மற்றும் உரைகள் இணையத்திலிருந்து மீண்டும் உருவாக்கப்படுகின்றன, மேலும் பதிப்புரிமை அசல் ஆசிரியருக்கே சொந்தமானது. ஏதேனும் மீறல் இருந்தால், நீக்க எங்களைத் தொடர்பு கொள்ளவும்.