电容去离子海水提铀的机遇与挑战
严国泽, 左彬, 刘少卿, 王桃, 王若愚, 包锦洋, 赵忠舟, 储菲菲, 李政通, YusukeYamauchi, SaadMelhi, 徐兴涛
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202404006
铀是核工业不可或缺的资源,而陆基铀矿资源含量有限且分布不均。因此,海水提铀(UES)对可持续能源生产具有巨大潜力。电容去离子(CDI)技术以其低能耗、工艺简单、对环境友好和高吸附效率而闻名,对UES具有重要潜力。本文回顾了CDI技术的发展历史、原理、分类和应用。在发展历史部分,我们简要介绍了CDI技术的早期发展,并强调了其在UES中的关键里程碑以及近期优化工作。在原理和分类部分,我们将CDI技术置于UES应用的背景下,进行了全面介绍。另外,在应用部分,我们重点介绍了CDI技术在UES中的当前应用。此外,本文详细阐述了CDI技术在UES中的当前研究现状及其在吸附性、选择性和经济效益方面的优势。在吸附性方面,CDI技术通过精心优化电极结构和材料选择,展现了其吸附铀离子的效率。在选择性方面,CDI技术通过灵活调控电极材料和操作参数,有选择性地提取铀,同时减轻了来自竞争离子的干扰,从而提高了提取效率。在经济性方面,CDI技术因其低能耗和经济性脱颖而出,促进了高效的铀提取,且在UES领域具有与替代方法相比的实质经济优势。最后,我们讨论了该技术在铀提取过程中的挑战因素(竞争离子、盐度、pH值和生物污损),旨在探讨使用CDI技术进行UES的可行性和经济效益,并为进一步优化和推广CDI技术在UES中的应用提供理论支持。此外,我们还致力于通过引入材料信息学来解决CDI在提铀过程中存在的一些当前挑战,并展望该问题的未来发展。本文为CDI技术在UES中的发展和工业进展提供了实用的见解,旨在为后续CDI海水提铀研究提供宝贵的参考,以促进海水资源的可持续利用。
关键词: 电容去离子, 海水提铀, 经济效益, 挑战因素, 材料信息学
光热材料在太阳能海水脱盐中应用的研究进展
景欣欣, 王伟铎, 莫何苏, 谈朋, 陈志刚, 吴正颖, 孙林兵
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230371
用于海水脱盐的太阳能界面蒸发装置因其绿色环保、简单高效以及适用范围广等优点,受到了广泛关注。与传统的体积式蒸发装置不同,太阳能界面蒸发装置将太阳光的收集和蒸汽的产生锁定在空气-水的界面,无需从底部加热整体水来产生蒸汽,极大提高了能源利用效率。本文详细介绍了太阳能界面水蒸发装置的重要组成部分——光热材料的光热转换机理、材料种类以及材料的性能;探讨了高效海水净化太阳能蒸发装置的设计策略(增强光吸收、充足水供应、耐盐排盐等)。在此基础上,总结了基于界面蒸发中的太阳能蒸发装置的研究进展,展望了新型太阳能蒸发装置在海水净化领域的发展前景。
关键词: 太阳能, 光热材料, 界面蒸发, 高效蒸发策略, 海水净化
Waste biomass-derived carbon modified porous graphite carbon nitride heterojunction for efficient photodegradation of oxytetracycline in seawater
Wenda WANG, Jinku MA, Yuzhu WEI, Shuaishuai MA
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230353
A metal - free photocatalyst was developed and synthesized through a single - step thermal treatment process involving banana peel (BP) and urea. The close interfacial connection between biomass-derived carbon (BC) and porous graphite carbon nitride (pg - C3N4) resulted in an increased specific surface area, expanded photo-response range, effective migration of photo-induced electrons, and enhanced stability. The reaction rate constant of pg-C3N4/BC for degradation oxytetracycline (OTC) in artificial seawater was 9.4 times higher than that of pristine pg-C3N4 after 70 min of visible-light illumination, and pg-C3N4/BC also performed better photocatalytic degradation on OTC in the continuous flow reaction process owing to facilitated photogenerated charge separation and transfer. Additionally, a potential photocatalytic mechanism was proposed to explain the enhanced performance of pg-C3N4/BC composites.
关键词: g-C3N4, biomass carbon, seawater, photocatalysis, antibiotic
构筑高效耐腐蚀的碳铠甲层包覆Co9Se8电催化剂用于海水基锌空气电池
汪已萱, 张灿辉, 汪兴坤, 段嘉瑞, 童科程, 代水星, 初蕾, 黄明华
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202305004
得益于较高的理论能量密度、环境友好性和丰富的海水储量,海水基锌-空气电池(S-ZABs)被认为是一种极具应用前景的储能和能源转换装置,是解决能源短缺和环境污染问题的能源装置之一。然而对于S-ZABs而言,构筑在海水中具有高耐氯离子腐蚀性与高性能的阴极氧还原反应电催化剂仍然具有挑战性。因此,我们通过高温硒化策略,在氮掺杂介孔碳材料上设计了超薄碳铠甲层封装的Co9Se8纳米颗粒高效ORR电催化剂(命名为NMC-Co9Se8)。外部的超薄碳铠甲层不仅可以改善催化过程中的电子转移过程,抑制纳米颗粒的团聚,而且可以作为盔甲保护内部活性位点免受Cl吸附和腐蚀。得益于这种独特的结构,NMC-Co9Se8在0.1 mol∙L−1 KOH海水电解质中表现出优异的ORR性能,其起始电位为0.904 V,半波电位为0.860 V。更重要的是,基于NMC-Co9Se8催化剂的S-ZABs可提供172.4 mW∙cm−2的功率密度和超过150 h的优异长期放电稳定性,均高于基于Pt/C的S-ZABs性能。这项工作为开发用于海水基锌-空气电池和其他能源转换技术具有耐氯离子腐蚀且高效的ORR催化剂提供了新思路。
关键词: Co9Se8纳米颗粒, 氧还原反应, 超薄碳铠甲层, 海水锌空气电池, 耐氯离子腐蚀

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