Un trois

npj Clean Water volume 6, Numéro d'article : 12 (2023) Citer cet article

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L'évaporation interfaciale de l'énergie solaire est une mesure efficace pour atténuer la pénurie mondiale actuelle de ressources en eau propre. Cependant, de nombreux évaporateurs solaires sont des dispositifs structurés en deux dimensions (2D) développés en enduisant des matériaux absorbant la lumière sur la surface des matériaux hôtes, et l'efficacité de la génération de vapeur solaire est limitée. Pour cette raison, la présente étude rapporte une méthode simple et respectueuse de l'environnement pour construire un évaporateur conique en bois tridimensionnel (3D), qui utilise du bois flexible comme substrat et un complexe d'acide tannique comme matériau absorbant la lumière et est formé par une convolution supplémentaire. Une conception structurelle raisonnable et une combinaison de matériaux permettent à l'évaporateur d'afficher une excellente résistance à la moisissure et des performances d'évaporation très efficaces. La décoration noire améliore considérablement l'absorption de la lumière du bois, ce qui se traduit par une absorbance élevée (> 90 %) de DW-TA-Fe3+ dans la gamme de longueurs d'onde de 200 à 800 nm. Le taux d'évaporation de l'eau de l'évaporateur à cône en bois peut atteindre jusqu'à 1,79 kg m−2 h−1, soit environ 1,6 fois plus élevé que celui de l'évaporateur 2D. De plus, l'évaporateur présente une stabilité biologique exceptionnelle et des performances de dessalement efficaces. Ce travail devrait offrir une nouvelle direction dans la conception d'un évaporateur en bois 3D pour un dessalement solaire efficace de l'eau.

La rareté de l'eau potable est un défi majeur aujourd'hui en raison de l'essor démographique et du développement industriel1,2,3. Pour atténuer ce problème, de nombreuses technologies telles que l'électrodialyse4, la distillation membranaire5, l'osmose inverse6, la distillation à effets multiples (MED), le dessalement par adsorption (AD)7,8,9,10,11,12, etc. . L'évaporation interfaciale solaire utilisée pour le dessalement est une méthode efficace et durable pour atténuer les pénuries de ressources en eau douce14,15,16,17. Différente de l'évaporation solaire traditionnelle (chauffant une grande quantité d'eau)18,19,20,21, cette technologie utilise une structure spécifique pour confiner l'énergie à la couche absorbant la lumière, permettant l'évaporation de l'eau sur la surface de la structure, réduisant efficacement la perte de chaleur et atteignant une efficacité d'évaporation plus élevée22,23,24,25,26,27.

Divers matériaux photothermiques ont été introduits dans les systèmes d'évaporation interfaciale solaire, tels que les ions nano-métalliques28, l'oxyde de graphène29, le polypyrrole30, etc. Des performances d'évaporation efficaces ont été obtenues en améliorant le taux d'absorption et en réduisant la perte de chaleur des dispositifs d'évaporation photothermique31,32,33,34,35,36,37. En décorant des nanoparticules métalliques dans le bois naturel, Zhu et al. ont conçu un matériau plasmonique avec un taux d'absorption élevé de 99% dans la gamme de longueurs d'onde de 200 à 2500 nm38. Feng et al. a conçu un évaporateur solaire via la calcination d'éponges de mélamine (MS). Le MS calciné avec isolation thermique a atteint un taux d'évaporation solaire ultrarapide (1,98 kg m−2 h−1) et une efficacité photothermique élevée (~92%)39. Yan et al. ont étudié un aérogel paille de maïs/graphène ultra-léger avec une efficacité de conversion de l'énergie solaire de 95 % par réduction hydrothermale à basse température et séchage atmosphérique en utilisant des cristaux de glace comme matrices40. Le bois naturel à faible coût a été utilisé comme évaporateur pour le dessalement solaire en raison de sa structure microporeuse et de son excellente hydrophilie. La plupart des recherches ont construit des dispositifs plans en enduisant des matériaux absorbant la lumière sur les sections transversales et longitudinales du bois naturel41,42,43,44. En proie à une fabrication compliquée et à un faible taux d'évaporation, ces technologies nécessitent une amélioration supplémentaire des performances d'évaporation. Cependant, le choix des matériaux a atteint le goulot d'étranglement de l'efficacité, et la limite théorique de l'efficacité de conversion d'énergie est difficile à pousser plus loin.

Récemment, afin de dépasser la limite d'efficacité théorique, l'évaporateur solaire a été étendu des structures 2D d'origine aux structures 3D. Par rapport à l'évaporateur 2D, la version 3D a présenté d'excellentes performances d'évaporation en raison d'une plus grande surface d'évaporation et d'une réflexion moins diffuse45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55. Par exemple, Cao et al. ont développé un évaporateur Janus conique ASA 3D avec un taux d'évaporation stable de 1,713 kg m–2 h–1 pendant 14 jours à 3,5 % d'eau de mer artificielle56. Wang et al. ont préparé un cône photothermique artificiel avec un revêtement en polypyrrole (PPy) et une efficacité de conversion solaire d'environ 1,7 fois supérieure à celle d'un film plan57. Liu et al. ont rapporté un évaporateur sphérique catalytique photothermique 3D haute performance dont l'efficacité lumière-vapeur dépassait la limite théorique, atteignant 217%58. Cependant, la préparation relativement complexe doit encore être améliorée.

Ici, un évaporateur conique à base de bois a été développé via un traitement de flexibilité du bois, un chargement de matériau photothermique et une conception structurelle. La délignification a amélioré la flexibilité et l'hydrophilie du bois. Le complexe d'acide tannique noir a été utilisé comme matériau principal pour la récolte photothermique solaire. En raison de la conception structurelle rationnelle, de multiples réflexions de lumière se sont produites sur la surface de l'appareil et la réflexion diffuse a été réduite, favorisant l'absorption de la lumière. Par conséquent, en utilisant cet évaporateur à cône en bois, le taux d'évaporation et l'efficacité ont atteint jusqu'à 1,79 kg m−2 h−1. De plus, l'évaporateur a démontré un dessalement efficace et une excellente stabilité. Pris ensemble, ce dispositif d'évaporation conique en bois très efficace et très stable est très prometteur pour le dessalement solaire.

Inspirée de la transpiration naturelle des plantes, cette étude conçoit un évaporateur à cône en bois en chargeant successivement des tanins et des ions de fer sur la surface DW. Différent du dispositif traditionnel d'évaporation du bois, dans ce travail, le bois a été soumis à un traitement au sulfite alcalin pour éliminer une partie de la lignine et de l'hémicellulose, améliorant considérablement la flexibilité du bois et surmontant l'infaisabilité de la mise en forme structurelle 3D sur le bois en raison de la rigidité du bois. Dans la première étape, un DW avec une hydrophilie et une flexibilité améliorées a été obtenu. Après un traitement par immersion en deux étapes, la couche d'absorption de la lumière sur le bois est passée du jaune pâle d'origine au noir (Fig. 1a et Fig. 1 supplémentaire) grâce à l'action de complexation entre l'acide tannique et Fe3+,59. L'évaporateur à cône 3D a finalement été obtenu en coupant et façonnant à la main du bois flexible avec la couche d'absorption de la lumière noire pour le dessalement solaire de l'eau de mer (Fig. 1b).

a Schéma de principe de préparation d'un placage bois à conversion photothermique. b Évaporateur à cône bois 3D.

La structure poreuse hiérarchisée caractéristique du bois était bénéfique pour le transport rapide de l'eau par capillarité et une excellente isolation thermique60,61. Comme le montrent les images SEM (Fig. 2a1, a2), de grandes quantités de canaux étaient alignés verticalement dans le bois de peuplier et étaient principalement composés de fibres de bois et de vaisseaux42, qui étaient bien préservés à partir du placage de peuplier après délignification et revêtement (Fig. 2b1, c1). De plus, des images à fort grossissement ont montré des sphères sur la surface de la paroi cellulaire du bois (Fig. 2c3), c'est-à-dire les complexes d'acide tannique sur le DW-TA-Fe3+. Ces canaux longitudinalement parallèles étaient reliés par des fosses réparties le long des parois des vaisseaux (Fig. 2c2). Le réseau de transport d'eau 3D était composé de canaux longitudinaux et de fosses horizontales à l'intérieur du bois. De plus, après avoir retiré une partie de la lignine, les parois cellulaires d'origine densément emballées ont évolué en un squelette très lâche, et les nanofibres de cellulose bien alignées dans la paroi cellulaire ont été nettement exposées (Fig. 2 supplémentaire), améliorant l'hydrophilie du bois et réduisant la conductivité thermique. De plus, l'élimination de la lignine a réduit la rigidité du bois et augmenté sa flexibilité, rendant possible la construction de dispositifs coniques. L'intensité pendant le pliage a même atteint jusqu'à 180° sans fracture (Fig. 3 supplémentaire).

a, b Images optiques du bois et DW. a1, b1 Les images SEM du bois et DW dans la section tangentielle. a2, b2 Les images SEM de DW et de bois en coupe transversale. c La micromorphologie du DW-TA-Fe3+. c6 Les images de mappage EDS du DW-TA-Fe3+.

Les changements dans les groupes fonctionnels chimiques du bois ont été analysés par spectroscopie FTIR à différentes étapes de traitement. La figure 3a montre les groupes fonctionnels chimiques du bois, DW et DW-TA-Fe3+, respectivement. Comme on peut le voir, les groupes fonctionnels de la lignine et de l'hémicellulose ont été affaiblis après le traitement au sulfate alcalin, où les pics d'absorption des vibrations d'étirement de C = O et de l'acétoxy de l'hémicellulose étaient respectivement à 1738 et 1235 cm-1,62, alors que les groupes fonctionnels caractéristiques de la lignine étaient à 1635, 1506 et 1463 cm-1,63. Cependant, un pic caractéristique a été trouvé à 1722 cm-1 dans le spectrogramme du DW-TA-Fe3+, qui appartenait au pic de C=O dans l'acide tannique64,65. L'analyse des résultats de la composition chimique a également confirmé ce résultat (Fig. 3b). Les résultats ci-dessus ont identifié que le traitement au sulfate alcalin a éliminé une partie du composant, c'est-à-dire la lignine et l'hémicellulose dans le bois. De plus, les modèles XPS ont été utilisés pour une étude plus approfondie de la composition des éléments chimiques et de la situation des liaisons chimiques des échantillons de bois. Comme le montre la figure 3c, le spectre d'étude XPS du DW-TA-Fe3 + présentait trois principaux pics caractéristiques, parmi lesquels C1s, O1s et N1s étaient à l'énergie de liaison de 284, 6, 532, 2 et 399, 5 eV. Le symbole Fe2p (710,6 eV) a été initié à partir du complexe d'acide tannique. Le spectre C1s haute résolution du DW-TA-Fe3 + indiquait trois pics à 284, 8, 286, 5 et 288, 2 eV liés respectivement à CC, CO et C = O (Fig. 4). Le spectre des O1 a révélé trois pics de CO (532, 8 eV), C = O (532, 1 eV) et O-Fe (531 eV), respectivement (Fig. 3d). La liaison chimique O-Fe a été attribuée à la déshydrogénation du groupe hydroxyle phénolique sur l'acide tannique pour former un chélate avec Fe3 + (Fig. 5 supplémentaire). L'augmentation de la teneur en oxygène et la présence de la liaison chimique O-Fe dans le DW-TA-Fe3+ ont indiqué que le complexe d'acide tannique était chargé à la surface du bois (tableau supplémentaire 1). Cette observation a été étayée par les images de cartographie EDS des éléments C, O et Fe sur la surface DW-TA-Fe3 + (Fig. 2c6 et Fig. 6 supplémentaire).

a Le spectre FTIR du bois, DW et DW-TA-Fe3+. b La teneur relative en cellulose, hémicellulose et lignine dans le bois et le DW. c Spectres de relevé XPS du bois et DW-TA-Fe3+. d Pics O1s haute résolution.

a Les angles de contact du bois, DW et DW-TA-Fe3+. b L'absorption du bois et du DW-TA-Fe3+. c Courbes de température de surface de l'évaporateur à cône en bois 3D. d Changements de masse d'eau de trois systèmes d'évaporation dans des conditions d'obscurité et une intensité d'éclairage solaire. e Conductivités thermiques du bois naturel et DW.

Une excellente hydrophilie est la condition préalable à l'évaporation interfaciale solaire. Comme le montre la figure 4a, par rapport au bois, DW représentait une plus grande efficacité d'absorption d'eau en raison de l'élimination de la lignine relativement hydrophobe. La goutte d'eau a été entièrement absorbée dans DW en seulement 3 s. DW est resté hydrophile après revêtement TA-Fe3+. De plus, l'évaluation de la capacité de transport de l'eau des échantillons de bois et de DW à l'aide de la solution de méthylorange (MO) a révélé la plus forte capacité du substrat DW pour le transport de l'eau (Fig. 7 supplémentaire). L'élimination de la lignine a non seulement augmenté l'hydrophilie, mais a également réduit la conductivité thermique du bois63,66. À l'état sec, la conductivité thermique du bois et du DW était respectivement de 0,1455 et 0,1200 W/mk (Fig. 4e). Le processus de délignification a rendu le bois plus hydrophile, thermiquement isolant et poreux, augmentant le taux d'évaporation. L'absorbance optique du bois et du DW-TA-Fe3+ a été observée à l'aide d'un spectromètre UV-Vis-NIR. Comme le montre la figure 4b, DW-TA-Fe3 + a affiché une capacité d'absorption plus élevée dans la plage de longueurs d'onde de 200 à 2500 nm, attribuée au revêtement du complexe d'acide tannique noir et à la structure poreuse à l'intérieur du bois. La figure 4c illustre les courbes de changement de température de surface de l'évaporateur DW-TA-Fe3 +, de l'évaporateur DW et de l'eau pendant le rayonnement solaire simulé obtenu par imagerie thermique infrarouge. Après 1 h, la température de l'évaporateur en bois 3D est montée à 39 ° C en raison des multiples réflexions de lumière sur la surface de la cavité conique (Fig. 8 supplémentaire), les performances thermiques de l'évaporateur DW-TA-Fe3 + sont nettement supérieures à celles des deux autres évaporateurs.

Pour étudier la conversion photothermique et l'évaporation de l'évaporateur à cône 3D, un dispositif d'évaporation d'eau fait maison a été utilisé pour mesurer le changement de masse d'eau pendant l'évaporation (Fig. 9 supplémentaire). Un anneau en mousse de coton perlé (conductivité thermique de 0,02965 W/m·k) a été utilisé pour fixer l'évaporateur, isoler et réduire les pertes de chaleur39,67,68. La figure 4d montre le taux d'évaporation de l'eau, des évaporateurs 2D et 3D (avec une surface projetée identique). Comparé à l'évaporateur 2D, l'évaporateur à cône 3D accélérait considérablement l'évaporation de l'eau dans les mêmes conditions de test, et le taux d'évaporation était aussi élevé que 1,79 kg m−2 h−1, environ 8 et 1,6 fois supérieur à celui de l'eau (0,22 kg m−2 h−1) et les évaporateurs 2D (1,11 kg m−2 h−1), supérieur à de nombreux autres systèmes d'énergie solaire à vapeur, ce qui implique une excellente performance d'évaporation de l'évaporateur à cône en bois 3D.

De plus, la zone de contact appareil-eau est également un facteur important affectant les performances d'évaporation. Pour cette raison, nous avons étudié les performances d'évaporation des trois systèmes en contrôlant la hauteur à laquelle l'évaporateur était immergé dans l'eau (comme illustré à la Fig. 5a). La figure 5c montre les changements de température de surface de l'appareil pendant la conversion solaire-chaleur enregistrées par l'imageur thermique infrarouge. Après 60 min d'irradiation, la température de la surface de l'appareil (h = 5 mm) a augmenté de manière significative et a atteint 38,8 °C. Cependant, la température de l'ensemble de l'évaporateur immergé dans l'eau n'était que de 36 °C. Comme le montre la figure 5d, le taux d'évaporation des appareils avec une surface de contact minimale avec l'eau atteignait jusqu'à 1,78 kg m−2 h−1, tandis que celui de l'ensemble de l'évaporateur immergé dans l'eau n'était que de 1,18 kg m−2 h−1. Comme le montre la figure 5b, l'appareil entièrement immergé dans l'eau a perdu beaucoup de chaleur et la température de l'eau en vrac a augmenté de manière significative. Par conséquent, la zone de contact appareil-eau était sous contrôle raisonnable, empêchant la perte d'énergie de la couche d'absorption solaire vers l'eau en vrac.

a Schéma de principe de l'appareil à différentes hauteurs sous-marines. b Images de température de surface des trois systèmes d'évaporation. c Évolution de la température de surface des trois systèmes d'évaporation. d Changements de masse d'eau de trois systèmes d'évaporation.

De plus, pour évaluer les performances de dessalement de l'évaporateur à cône en bois 3D, l'eau de mer obtenue de la mer de Chine orientale a été utilisée pour l'évaporation solaire et la collecte d'eau purifiée pendant l'évaporation solaire. La spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS) a été utilisée pour détecter la concentration en ions. Comme le montrent la figure 6a et le tableau supplémentaire 2, les concentrations des principaux ions (Na+, Mg2+, K+ et Ca2+) dans l'eau de mer après dessalement étaient respectivement de 2,01, 0,22, 0,48 et 0,04 mg L-1, bien inférieures à la limite standard de l'eau potable définie par l'Organisation mondiale de la santé. En outre, la Fig. 10 supplémentaire montre les résultats du pH, du total des solides dissous (TDS) et de la conductivité de l'eau de mer avant et après le dessalement. Le pH de l'eau diluée était de 6,59, la conductivité était de 318 us/cm et la valeur TDS était de 19 ppm. Les résultats des tests sont conformes à la norme sanitaire pour l'eau potable (GB 5749–2006), qui indique une bonne performance de dessalement de l'évaporateur à cône en bois 3D. La figure 6b présente les performances de stabilité de l'évaporateur, le taux d'évaporation pourrait encore atteindre 1,62 kg m−2 h−1 après une utilisation répétée dix fois. La figure 11 supplémentaire montre le taux d'évaporation de DW-TA-Fe3+ lors d'un stockage à long terme de 30 jours. Le taux d'évaporation est toujours stable après un stockage à long terme, clairement, le taux d'évaporation était également stable sur toute la période mesurée, ce qui indique sans aucun doute une bonne stabilité et recyclabilité du dispositif DW-TA-Fe3+. Afin de tester davantage la stabilité biologique, le bois et DW-TA-Fe3 + ont été placés dans l'eau pendant 15 jours sous la lumière naturelle du soleil, respectivement. Comme le montre la Fig. 6c, e, des taches de moisissure évidentes ont été observées à la surface du bois, et le DW-TA-Fe3+ n'a pas de taches de moisissure évidentes, révélant que le bois était infecté par un champignon à l'état humide. Le MEB a été utilisé pour observer davantage la morphologie de surface du bois et du DW-TA-Fe3+. Comme le montre la Fig. 6d, f, de nombreux mycéliums étaient couverts sur les canaux du bois. Par rapport à ceux du bois, la surface et l'intérieur du DW-TA-Fe3+ n'ont montré aucune agrégation apparente de mycélium, indiquant une grande résistance à la moisissure. L'analyse des résultats de la surface DW-TA-Fe3+ après avoir flotté pendant 30 jours sous la lumière naturelle du soleil a également confirmé ce résultat (Fig. 12 supplémentaire). Le traitement au sulfite alcalin a conféré au bois une résistance à la moisissure car une partie de l'hémicellulose (un hétéropolymère de monosaccharides et les nutriments pour la moisissure) a été retirée du bois brut. De plus, l'excellent effet antibactérien des tanins joue également un rôle dans la prévention de la moisissure69,70. Les résultats ont montré que l'évaporateur à cône en bois 3D avait une stabilité satisfaisante.

a Concentrations ioniques de Na+, Mg2+, K+ et Ca2+ de l'eau de mer et de l'eau dessalée. b Performances cycliques du DW-TA-Fe3+. c, d La morphologie de la surface du bois après 15 jours de flottement sous la lumière naturelle du soleil. e, f La morphologie de la surface DW-TA-Fe3+ après 15 jours de flottement sous la lumière naturelle du soleil.

Les performances d'évaporation de l'eau de DW-TA-Fe3+ sous la lumière naturelle du soleil ont été mesurées dans un appareil de distillation solaire fabriqué par nos soins. La figure 7a montre le processus de collecte d'eau douce lors d'expériences en plein air (8h00-16h00). Sous la lumière naturelle du soleil, de la vapeur a été produite à partir de la surface DW-TA-Fe3+. Ensuite, l'eau douce a été condensée sur la paroi intérieure du dôme de verre et finalement versée par le conduit latéral. Après 8 h d'évaporation, environ 9 ml d'eau douce ont été collectés dans le conduit latéral et le taux d'évaporation correspondant a atteint 1, 59 kg m -2 h -1 (Fig. 7b). Le DW-TA-Fe3 + a montré un effet d'évaporation affaibli par rapport à celui dans les conditions de test en laboratoire car l'éclairement solaire naturel était inférieur à une intensité solaire simulée par l'expérience. (1kW·m−2). Le coût d'un DW-TA-Fe3+ a été calculé à 0,12 $ (tableau supplémentaire 3). La comparaison des composants, des performances et des coûts des matériaux entre cette étude et d'autres recherches a été présentée dans le tableau supplémentaire 4. Le résultat a indiqué que DW-TA-Fe3+ était un évaporateur efficace et pratique. Pendant ce temps, la consommation d'eau quotidienne d'un adulte (2–3 L) peut être produite par un appareil de 1 m2 (3,18 kg) après 2 h sous une moyenne d'environ 0,66 kW m−2 de lumière naturelle.

a L'expérience extérieure pour l'évaporation de l'eau. b 8h00 à 16h00 avec température ambiante, humidité de l'air et intensité solaire variables.

En résumé, inspirés de la transpiration naturelle des plantes, nous avons développé un évaporateur photothermique conique en bois à haute efficacité via la modification chimique et la conception de la structure de l'appareil. L'efficacité d'évaporation de l'appareil a atteint 1,79 kg m−2 h−1 sous un seul ensoleillement. De plus, le traitement au sulfite alcalin et la charge complexe de tanins ont contribué à améliorer les performances d'évaporation pendant la résistance à la moisissure, permettant à l'appareil d'atteindre une biostabilité satisfaisante après immersion dans l'eau jusqu'à 30 jours. Le DW-TA-Fe3+ a montré les caractéristiques d'un faible coût, d'une préparation facile et écologique, ce qui fournit une nouvelle idée pour la production d'énergie solaire à haut rendement.

L'acide tannique (TA) et l'hydrate de sulfate de fer (Fe2S3O12·xH2O) ont été fournis par Macklin et utilisés pour la construction de matériaux absorbant la lumière. Le placage de peuplier comme substrat a été utilisé pour la fabrication de bois photothermique. Le sulfite de sodium (Na2SO3) et l'hydroxyde de sodium (NaOH) ont été proposés par Sinopharm Chemical et utilisés pour l'élimination de la lignine du bois. De l'eau déminéralisée a été utilisée tout au long de l'expérience.

Les placages de bois d'une taille de 90 mm × 90 mm × 0,55 mm (tangentiel × longitudinal × radial) ont été plongés dans une solution mixte de NaOH 2,5 M et Na2SO3 0,4 M (7 h, 100 °C) puis immergés plusieurs fois dans de l'eau bouillante pour éliminer les produits chimiques afin d'obtenir le bois délignifié (DW)71.

Tout d'abord, DW a été immergé dans une solution aqueuse de TA (4 % p/v) pendant 12 h à température ambiante pour préparer DW-TA. Après cela, le DW-TA obtenu a été plongé dans une solution aqueuse à 4 % p/v Fe2S3O12·xH2O à température ambiante pendant 2 h pour réaliser la réaction de complexation de TA et Fe3+ sur la surface DW. Ensuite, DW-TA-Fe3+ a été coupé en un cercle d'un diamètre de 42 mm et enroulé en un cône. Enfin, le cône a été fixé par un moule pour préparer un évaporateur à cône en bois 3D.

La microtopographie du bois, DW et DW-TA-Fe3+ a été étudiée par SEM (TM3030, Hitachi, Japon). La distribution des éléments de surface de DW-TA-Fe3+ a été mesurée par le système de cartographie SEM-EDS (SU8010, Hitachi, Japon). Les groupes fonctionnels chimiques de surface, les compositions et la valence liée ont été analysés à l'aide de FTIR (IR-Prestige 21, Shimadzu, Japon) XPS (Thermo Scientific K-Alpha, Thermo Fisher Scientific, Allemagne). La composition du bois a été déterminée par lavage paradigmatique (norme GB/T20805–2006 et GB/T20806–2006). Les caractéristiques d'absorption de la lumière du soleil du bois et du DW-TA-Fe3 + ont été détectées à l'aide d'un UV-vis-NIR (UV 3600Plus, Shimazu, Japon) dans la plage de 200 à 2500 nm. L'hydrophilie a été évaluée par le système d'angle de contact OCA100 (Dataphysics, Allemagne). La concentration d'ions métalliques dans l'eau collectée a été évaluée via un spectromètre de masse à plasma à couplage inductif ICP-MS (Agilent 720ES, Shimazu, Japon).

L'évaporateur à cône 3D a été fixé par un anneau en mousse de coton perlé d'un diamètre de 30 mm sur la surface de l'eau dans le récipient. Les performances d'évaporation de l'eau solaire ont été testées à l'aide d'un simulateur solaire (CEL-HXF300H5, Chine) avec un spectre solaire standard (AM 1,5 G). La balance électronique (FA200, Chine) avec une précision de 0,1 mg a été utilisée pour enregistrer les changements de masse. La température de surface de l'évaporateur a été mesurée par une caméra infrarouge (DS-2TPH10-3AUF).

Les données à l'appui des conclusions de cette étude sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

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Ce travail a été soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (32001257 et 31971739).

Collège de chimie et de génie des matériaux, Université Zhejiang A&F, Hangzhou, 311300, République populaire de Chine

Meihua Xie, Ping Zhang, Yizhong Cao, Yutao Yan, Zhe Wang et Chunde Jin

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MX a mené les expériences et rédigé l'article. PZ a participé aux expériences, analysé et discuté des résultats. YC, YY, CJ et ZW ont proposé des sujets de recherche et Rédaction—révision et édition.

Correspondance avec Zhe Wang ou Chunde Jin.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Xie, M., Zhang, P., Cao, Y. et al. Un évaporateur à cône en bois antifongique tridimensionnel pour une génération de vapeur solaire très efficace. npj Clean Water 6, 12 (2023). https://doi.org/10.1038/s41545-023-00231-3

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Reçu : 13 septembre 2022

Accepté : 10 février 2023

Publié: 20 février 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41545-023-00231-3

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