光热转换是一种直接、可持续、绿色的太阳能利用途径，其中重要的关键之一就是光热转换材料。如何以低成本、简便的制备方法获得耐用、有效的光热转换材料仍然是一个巨大的挑战。本文，深圳大学朱才镇、纪穆为等研究人员在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Carbon Nanotubes Grown on the Carbon Fibers to Enhance the Photothermal Conversion toward Solar-Driven Applications”的论文，研究通过捕获的Fe和Co的催化作用在碳纤维 (CFs) 上生长碳纳米管 (CNTs) 。所制备的CFs/CNTs的吸收说明了从可见光到近红外光的增强光范围。
光热转换表征表明生长的碳纳米管促进了更高的表面温度，在 10 次太阳照射下高温度达到约 325°C。在1次太阳照射下，测量了碳纤维/碳纳米管上的水分蒸发1.40±0.03 kg·cm–2·h–1，并且还发现水分蒸发率取决于照射密度。光热转换应用和自然辐射下的水蒸发也揭示了碳纳米管/碳纳米管在光热转换应用中的合适候选。这项工作为获得用于光热应用的有效碳基材料提供了一条简便的途径。
图文导读
图1. (a) CFs/CNTs 的制备示意图。（b，c）涂有聚苯胺的碳纤维和碳纤维/碳纳米管的 SEM 图像。(d) CFs/CNTs 和 CFs 的 XRD 图谱
图2. (a) 获得的CNT的TEM图像。(b) 碳纳米管的 HAADF-STEM 图像和 (c) 相应的元素映射。(d) 所制备的碳纤维/碳纳米管的拉曼光谱；(e) N1s高分辨率XPS。(f) CFs/CNTs 的光学性质和 (g) 378K的辐射发射率。
图3. (a) CFs/CNTs 的水演化和CF驱动的光热转换。（b）CFs /CNTs在水演化过程中的化学稳定性和（c，d）水演化取决于辐照密度。
图4. (a) 不同浓度 NaCl 溶液在海水淡化研究中的应用，(b) 酸或碱溶液产生蒸汽的应用，(c) 染料或阳离子的 UV-vis-NIR 光谱通过光热转换处理前后的溶液。(d) 光热驱动蒸汽产生前后样品的 ICP 测试。(e) CFs/CNTs在自然光照射下的应用。AT：空气温度。
小结
总之，通过一种简便的方式在碳纤维上生长碳纳米管，形成用于光热转换应用的器件。从可见光到近红外光范围，CFs/CNTs的光吸收增强，光热转换曲线也说明生长的CNTs在辐照下会产生更高的表面温度。水分蒸发测试证明所制备的碳纤维/碳纳米管具有出色的光热转换应用能力。在自然照射下使用染料或重阳离子溶液和水蒸发的应用也表明，CFs/CNTs是光热转换应用的良好候选者。
文献：
https://doi.org/10.1021/acsami.2c07970
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