基于生物质的仿生取向贾纳斯纳米结构用于高效重金属富集和界面太阳能水处理

摘要：界面太阳蒸汽产生（ISSG），利用太阳能在水-蒸汽界面蒸发水，因其高能量转化效率和低成本淡水生成而展现了海水淡化和水净化的前景。在此，我们受到植物对齐纳米结构有效运输营养离子的启发，使用冰模板法最优设计和构建了一种基于生物质的贾纳斯结构蒸发器，具有用于ISSG的取向纳米结构，随后采用富含资源和低成本的羧甲基纤维素和海藻酸钠作为原材料进行仿生矿化。利用取向纳米结构实现水的高效运输，以及海藻酸钠的协同能力有效富集重金属离子，这种基于生物质的贾纳斯架构显示出明显更低的热导率和高达2.3 kg m−2 h−1的超高蒸汽再生率，显著超过先前报告的取向生物质蒸发器。此外，生物质前驱体材料用于该贾纳斯蒸发器，确保在清洁饮用水再生过程中对水生态和环境的最低影响。这项研究提供了一条高效、绿色和可持续的ISSG途径，以有效实现无重金属的饮用水。