Chế tạo vật liệu quang nhiệt carbon nanodots ứng dụng trong cấu trúc bay hơi bằng xơ mướp cho quá trình nước bay hơi sử dụng năng lượng mặt trời
7 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.102.2025.118-124Từ khóa:
Carbon nanodots; Vùng hấp thụ; Xơ mướp; Tốc độ bay hơi.Tóm tắt
Bay hơi nước bằng năng lượng mặt trời được coi là một trong những công nghệ bền vững và thân thiện nhất với môi trường. Để đạt được hiệu suất bay hơi tốt cần có sự kết hợp giữa vật liệu có hiệu suất chuyển đổi quang nhiệt và cấu trúc bay hơi tốt. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng carbon nanodots làm vật liệu quang nhiệt được chế tạo từ urea và acid citric bằng phương pháp thủy nhiệt. Đồng thời, xơ mướp với các ưu điểm như vận chuyển nước tốt và carbon nanodots có thể gắn lên dễ dàng đã được lựa chọn làm cấu trúc bay hơi. Kết quả cho thấy, vật liệu carbon nanodots thu được có kích thước trung bình nhỏ hơn 5 nm, có vùng hấp thụ tốt trong bước sóng 200-800 nm. Vùng hấp thụ của vật liệu đã mở rộng đến vùng cận hồng ngoại (vùng NIR), tăng khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời để chuyển đổi thành năng lượng nhiệt, từ đó giúp quá trình bay hơi đạt hiệu suất cao. Ngoài ra, cấu trúc carbon nanodots/ xơ mướp cho thấy khả năng tốc độ bay hơi cao đạt 1.25 kg.m-2h-1 dưới mật độ công suất chiếu xạ 1 sun (1 kW.m-2).
Tài liệu tham khảo
[1]. Hu, Chao, et al. "Design and fabrication of carbon dots for energy conversion and storage." Chemical Society Reviews 48.8: 2315-2337, (2019).
[2]. Hola, Katerina, et al. "Carbon dots—Emerging light emitters for bioimaging, cancer therapy and optoelectronics." Nano Today 9.5: 590-603, (2014).
[3]. Yuan, Fanglong, et al. "Shining carbon dots: Synthesis and biomedical and optoelectronic applications." Nano Today 11.5: 565-586, (2016).
[4]. Xu, Guiying, et al. "In vivo tumor photoacoustic imaging and photothermal therapy based on supra‐(carbon nanodots)." Advanced healthcare materials 8.2: 1800995, (2019).
[5]. Shen, Yanting, et al. "Mitochondria-targeting supra-carbon dots: Enhanced photothermal therapy selective to cancer cells and their hyperthermia molecular actions." Carbon 156: 558-567, (2020).
[6]. Wang, Zhenzhen, et al. "Robust carbon-dot-based evaporator with an enlarged evaporation area for efficient solar steam generation." Journal of Materials Chemistry A 8.29: 14566-14573, (2020).
[7]. Singh, Seema, Nitzan Shauloff, and Raz Jelinek. "Solar-enabled water remediation via recyclable carbon dot/hydrogel composites." ACS sustainable chemistry & engineering 7.15: 13186-13194, (2019).
[8]. Hou, Qiao, et al. "Self-assembly carbon dots for powerful solar water evaporation." Carbon 149: 556-563, (2019).
[9]. Hang, Nguyen Thi Nhat, et al. "Co-assembled hybrid of carbon nanodots and molecular fluorophores for efficient solar-driven water evaporation." Carbon 199: 462-468, (2022).
[10]. Rahmawati, Ita, et al. "Modulating Photothermal Properties of Carbon Dots through Nitrogen Incorporation Enables Efficient Solar Water Evaporation." ACS Applied Nano Materials 6.4: 2517-2526, (2023).
[11]. Wang, Qingmiao, et al. "Recyclable Fe3O4@ Polydopamine (PDA) nanofluids for highly efficient solar evaporation." Green Energy & Environment 7.1: 35-42, (2022).
