A escassez global de água potável é um problema grave para os seres humanos. A purificação da água consome uma grande quantidade de energia fóssil e gera poluição secundária.
A evaporação interfacial solar-térmica tem sido considerada a estratégia mais promissora para resolver este problema. No entanto, desenvolver um material otimizado com conversão eficiente de vapor solar e boa tolerância ambiental ainda é um desafio.

Pesquisadores do Instituto de Engenharia de Processos (IPE) da Academia Chinesa de Ciências desenvolveram um Ta₂ amorfo ultra-estável O₅ /C nanocompósito com uma estrutura multicamada oca (HoMS) para evaporação solar, o que pode melhorar a eficiência da purificação da água.

O estudo foi publicado em Materiais Avançados em 29 de outubro.

"O controle atômico e de composição preciso no bloco de construção do HoMS realiza uma estrutura de banda proibida indireta com estados de energia abundantes ao redor do nível de Fermi, o que aumenta o relaxamento não radiativo para facilitar a conversão fototérmica", disse o professor Wang Dan, autor correspondente do estudo, "A estrutura única de várias conchas ocas pode aumentar eficientemente a absorção de luz como um corpo negro."

HoMS diminui a energia necessária para a evaporação da água. Os resultados da simulação mostram que o HoMS estabelece um gradiente de campo térmico, fornecendo assim a força motriz para a evaporação do vapor.

"O HoMS também beneficia o transporte de água", disse Wang, "As cavidades confinadas no HoMS promovem a difusão da água líquida devido ao efeito de bombeamento capilar, e os nanoporos no HoMS induzem as moléculas de água a evaporar na forma de aglomerados, permitindo assim a evaporação com menos entalpia ."

Com fotoabsorção e conversão fototérmica altamente eficientes, uma velocidade de evaporação super-rápida de 4,02 kg m ^-2 h ^-1 foi alcançado. A velocidade de evaporação pouco mudou após 30 dias, e sem acúmulo de sal, indicando uma estabilidade a longo prazo.

Notavelmente, a concentração de pseudovírus SC2-P pode ser diminuída em seis ordens de grandeza após a evaporação.

Este Ta₂ amorfo O₅ O compósito /C é facilmente fabricado, transportado, armazenado e reciclado. Pode ser aplicado na purificação da água do mar, ou em água contendo metais pesados ​​ou bactérias, obtendo-se água potável que atende ao padrão da Organização Mundial da Saúde.

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