华为|用于自主太阳能海水淡化的 MXene 涂层膜（一）( 四 ) 智能手机|vivo|OPPO|手机行业

2.5. PMD相关计算
通过制造膜的通量(J kg/m2 h)使用以下等式估算，其中?d (kg/h)是馏出物流速， Am (m2)是暴露于光照射的活性膜表面积。光照后， MXene引起的光热效应为膜表面提供热能，主要用于提高进料温度，随后提高蒸发潜热。然而，这种产生的热量的一部分通常在穿过膜到冷却剂侧的传导热传递中损失掉。因此，淡水生产效率（能源效率， ηth），相当于没有热回收的热脱盐系统中的增益输出比（GOR），定义为蒸馏水的热量与总输入能量的比率.在PMD的情况下，输入是光能；因此， GOR可以表示为其中?d是蒸馏水的生产速率(kg/s) ， hfg是汽化焓(kJ/kg) ， Iin是入射光的功率密度(kW/m2).脱盐率(RR)可以使用以下公式确定，其中σd和σf分别是馏出物和给水电导率(mS/cm) 。
3 。结果与讨论
3.1 。 MXene合成和表征
本研究中使用的 Ti3C2TX MXene纳米片是通过使用含氯化物和氟化物的蚀刻剂选择性地从其母MAX相（即 Ti3AlC2）中去除Al层来剥离的。之后，如材料和方法部分所述以及图2中示意性所示，使用蚀刻后的Li+离子嵌入工艺获得了独立的 Ti3C2TX纳米片。

图2.独立式 Ti3C2TXMXene纳米片的合成过程示意图，随后真空辅助过滤以在疏水性PTFE膜上沉积 Ti3C2TX薄膜。使用有机硅O形环将涂有MXene的膜放置在MD模块（最后一个面板中的黄色虚线边界）内。白色虚线边界表示有效照明区域(5 cm2) 。
在真空辅助过滤我们的MXene悬浮液（在甲醇中）之后，我们使用SEM研究了 Ti3C2TX纳米片在PTFE膜上的保形性。图3A和S3分别显示了沉积纳米片的相应俯视SEM显微照片，显示了它们相对较大的横向尺寸（约2.5+ μm）和表面上的均匀性。尽管PTFE具有疏水性，但 Ti3C2TX纳米片沿表面表现出优异的优先排列，如图3B中的横截面SEM显微照片所示。原则上，获得的二维分层结构可以形成一个通道间通道网络，水很容易流过这些通道。如图3C所示，使用EDX光谱和SEM确认了涂层MXene薄膜横截面的化学计量均匀性。相应的EDX图（图3C）展示了构成MXene纳米片的特征元素的均匀分布，即Ti、C、F和O 。还利用拉曼光谱探测了与这些原子之间的键合相关的分子振动。图4A显示了MAX相和剥离良好的 Ti3C2TX的相应拉曼光谱，显示了它们典型的面内和面外拉曼活性模式，即分别为E1g和A1g ，范围为100– 800厘米–1 。在母体Ti3AlC2相的拉曼光谱中观察到的尖峰在ca 。 126、198、272和662 cm-1是其特征分子振动的代表。由于适当去除了Al ， MXene的A1g（Ti ， C ， TX：O）和A1g振动模式在ca 。 202和720 cm-1分别相对于MAX在ca. 272 [A1g (Ti Al))和 662 cm-1 (A1g
。其他230-475 cm-1区域的峰标志着与功能表面物质(TX)相关的典型E1g振动模式。 ca中的其余峰. 530–750 cm–1范围仅与碳振动有关。获得的 Ti3C2TX纳米片的主动振动模式特征与之前的报道具有很好的相关性。

图3.在不同位置拍摄的MXene涂层的俯视图和横截面SEM显微照片。二次电子(SE)横截面SEM图像以及相应的Ti3C2TX特征元素（即Ti、C、F和O）的EDX映射。

图4. Ti3C2TX MXene（在633 nm激发）和 Ti3AlC2 MAX相（在532 nm激发）的拉曼光谱。 Ti3C2TX和 Ti3AlC2相的XRD图谱。 C) Ti3C2TX的UV-vis吸收光谱，其两个特征带位于ca 。分别为330和760 nm 。
为了进一步验证MXene层状结构的开放性，如图3B所示，我们对合成的 Ti3C2TX纳米片及其母MAX相进行了XRD光谱分析。相应的XRD图案如图4B所示，显示了 Ti3C2TX在5-35°范围内的所有典型衍射峰。显然， Ti3AlC2的特征峰从 Ti3C2TX的2θ = 9.8偏移到6.9° ，表明层间距增加。特征峰的变宽和偏移归因于Al层被表面终止基团(TX)取代，这是由于适当的剥离和随后的分层造成的。此外，为了证明我们的MXene纳米片在太阳光谱内的光学活性，我们探测了 Ti3C2TX纳米片的紫外-可见光谱吸收（200-1000 nm）。图4c说明了 Ti3C2TXMXene获得的广泛光学吸收，其两个特征带间跃迁和平面外等离子体带位于ca 。分别为330和760 nm 。 (47586061)值得注意的是， Ti3C2TX的潜在光热行为受到这两个宽吸收带的高度影响，尤其是后者是由于在二维表面的SP振荡的共振激发。 MXene纳米片。