创建了“无尽水壶”的材料,它能在阳光下自行从空气中提取水分
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新型从空气中获取水的方法:太阳能激活的MOF
爱荷华大学的化学家发现了一种不需要能源投入即可从大气中提取湿度的新途径。他们没有采用传统多孔吸附剂,而是创造了一种晶体结构,该结构可被阳光激活并对紫外线(UV)敏感。这种“永续水壶”能够在无外部能量投入的情况下收集空气中的水分。
MOF是什么?
这里指的是金属有机框架(Metal-Organic Framework,MOF)——一种材料,其中金属原子构成晶格顶点,而它们之间由有机分子连接。当金属键断裂时,有机物被插入其中,形成巨大的内部空隙。这些“盒子”可以根据需要调节尺寸,只保留能够物理进入的分子。正因如此,MOF被用于捕获CO₂、有毒气体甚至有价值的化合物。
新材料如何工作
爱荷华大学的科学家在普通MOF中加入了对紫外线发光具有特殊反应的功能:
1. 暗处时——分子晶格紧密,内部没有水腔。
2. 紫外线照射后——结构改变,微小空洞被打开。
3. X‑ray结构分析显示这些新空隙中存在水分子。
因此,该材料在阳光下“激活”:未受到照射时保持干燥;受光后孔道开放,水分被吸收。
实验室测试结果
- 湿度——在实验室条件下,MOF相对于自身质量保留了约5 % 的水分。
- 与最佳系统比较——目前仍低于某些已存在的MOF水收集系统,但这仅证明其工作原理。
前景展望
该实验展示了创建“智能”吸附剂的可能性,这些吸附剂不仅被动吸湿,还能在阳光照射下激活。这为进一步开发材料并提高其在能源受限环境中的实用效率打开了道路。
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