界面太陽能蒸發能夠以環保、高效的方式生產清潔水。采用石墨烯作為光熱轉換材料的蒸發器是界面蒸發器領域的一個優秀范例。然而，現有的石墨烯材料表現出一定程度的疏水性，并且與復雜的制造工藝有關。因此，本研究提出了一種含有 CuO 的親水復合石墨烯基材料，它是通過直接在涂有 CuCl
2 的聚酰亞胺薄膜上進行激光誘導石墨烯合成的簡單方法制成的。由于增強的親水性和分層結構形態賦予了石墨烯快速的毛細管性能，組裝后的激光誘導石墨烯蒸發器在太陽光照射下的蒸發率達到 2.54 kg m
-2 h
-1，蒸發效率高達 91.1%，同時還表現出卓越的海水淡化能力。制備的石墨烯基蒸發器在海水淡化和廢水處理應用方面具有巨大潛力，為解決偏遠地區的清潔水挑戰提供了有效的解決方案。
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Fig1 . 激光誘導石墨烯/氧化銅復合材料的制作過程和樣品的掃描電子顯微鏡 (SEM) 圖像。 a) 使用連續波 CO
2 激光在涂有不同濃度 CuCl
2 溶液的 PI 薄膜上制作激光誘導石墨烯/氧化銅復合材料的過程。首先，PI 薄膜經過等離子體處理。然后，通過旋涂將不同濃度的 CuCl
2 溶液涂在 PI 薄膜上。然后在熱板上對 PI 薄膜進行熱干燥。b-g）用（b-d）0 g L-1（表示為 LIG）、（e-g）200 g L
-1 CuCl
2 溶液（表示為 LIG/CuO-200）處理的激光誘導多孔 LIG/CuO 復合材料的 SEM 圖像。請注意，所有的 SEM 圖像都是在激光劃線后拍攝的。LIG 和 LIG/CuO-200 樣品都顯示出層次分明的多孔形態，而 LIG/CuO-200 樣品則裝飾有大量的 CuO 納米顆粒，LIG 樣品的表面缺少這些顆粒（見 (d) 和 (g) 圖像）。
Fig 2. a) 拉曼光譜；b) 根據拉曼光譜數據計算出的 I
D/I
G、I
2D/I
G 和 FWHM；c) 沿 a 軸的晶體尺寸；d) X 射線光電子能譜 (XPS) 測試結果的調查光譜；e) LIG/CuO-200 的 Cu 2p XPS 光譜；f) LIG 和多孔 LIG/CuO 復合材料的傅立葉變換紅外光譜儀 (FTIR)。
Fig 3. a) LIG 和多孔 LIG/CuO 復合材料的吸光率。與純 LIG 相比，多孔 LIG/CuO 復合材料的吸光率得到了適度改善。c) 毛細管高度和 d) LIG 和多孔 LIG/CuO 復合材料的吸水性能。LIG 的內部多孔結構和石墨烯表面的 CuO 微簇提高了材料的水傳輸性能。
Fig 4. 多孔 LIG/CuO 復合材料的光熱轉換性能。 a) 在太陽光照射下，表面溫度隨照射時間的增加而變化。表面溫度在 5 分鐘內趨于穩定。 b) 多孔 LIG/CuO 復合材料的溫度統計（5-10 分鐘內的數據用于計算）。由于毛細作用，蒸發表面兩側的溫度低于中間的溫度。 d) LIG 和 LIG/CuO-200 分別在 0 秒、10 秒、30 秒和 10 分鐘輻照時間下的紅外圖像。
Fig 5. 基于多孔 LIG/CuO 復合材料的 ISSG 的蒸發和海水淡化性能。 a) 陽光照射 1 小時后 LIG 和多孔 LIG/CuO 復合材料的質量變化。蒸發區面積為 4 平方厘米，位于東經 113.9 度、北緯 22.8 度，沒有任何障礙物。 f) 海水淡化前后實際海水中 Na
+、Mg
2+、K
+ 和 Ca
2+ 離子的濃度。
相關研究工作由中山大學Shudong Yu課題組于2024年在線發表在《AFM》期刊上，Laser-Induced Porous Graphene/CuO Composite for Efficient Interfacial Solar Steam Generation，原文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202401149
轉自《石墨烯研究》公眾號
