日本广岛工业大学开发了一种合成氧化钼和碳复合颗粒的工艺。
使用界面太阳能蒸汽发生(ISVG)的海水淡化技术被认为是一种经济、清洁的饮用水生产工艺;因此,它被认为是一个热词。这项Nagoya Technology研究所的技术使用太阳能输入,该太阳能输入被捕获在水面附近的热量吸收,从而产生淡水,使水蒸发效率非常高。现有的担忧是光热转化催化剂的光吸收范围限制,从而提高能量转化效率仍然是挑战之一。
日本Nagoya工业研究所引入了一种可以在常温和有限时间内合成湿润氧化钼和碳复合颗粒的工艺。可见光下的氧化钼在近红外区域表现出优异的光吸收能力。Nagoya工业研究所打算在这项研究中用氢离子掺入市售MoO 3,以合成介观稳定的MoOx(HxMoO 3-y和MoO 2)。
作为一种新的合成方法,研究团队专注于机械化学过程,用市售氧化钼短时间处理常见塑料聚丙烯(PP),在室温下合成氧化钼和碳的复合颗粒。研究团队通过评价或分析合成材料的结构、加工能的理论计算以及脱气行为对合成条件的依赖性来评估反应机制,证实材料之间的反应(MoO 3-PP)促进了PP的分解和氧化钼的还原,PP在反应过程中转化为碳,形成复合结构。
新开发的复合颗粒在200至2,000纳米的紫外至近红外区域显示出高光吸收。此外,当实验的光热转化催化剂载体片漂浮在水面上并用近红外光照射时,温度立即上升,靠近水面的局部温度变高。除水蒸发率达到3.29 kg m-2 h-1外,经证实其能量转化效率约为90%,具有长期稳定性。
另一方面,由于复合结构的形成,也展示了将光能量转化为化学反应的光催化剂功能。研究证实,通过促进光催化剂功能的氧化分解,可以在可见光或近红外照射下在短时间内分解去除偶氮染料型污染物(MEK)。
此外,通过光催化反应机制的识别和合成材料电子结构的评估结果可知,控制MoOx相的组成对于最大限度地提高性能非常重要。此外,已证实,即使在没有光照射的情况下,也可以有效去除污染物或重金属。经分析证实,副产物碳的表面结构有助于酸催化剂功能或离子吸收能力的提高。
利用新开发的技术,即使不能使用阳光也能达到稳定的性能,进一步促进稳定饮用水供应技术的发展。此外,本研究中使用的机械化学工艺可应用于任何类型的塑料或氧化物,预计有助于改善现有原材料的功能,促进废塑料的上循环利用。
未来,研究团队将评估能够在扩大合成工艺规模的同时实现稳定质量的设备规格,投资分析决定多功能性的化学结构或限制性环境因素,并推动大规模中试系统或户外验证的建设,以扩大使用下一代催化剂的海水淡化技术的实用可能性。