Легкий элемент бор нужен для изготовлении редкоземельных магнитов на основе неодима, железа и бора, которые широко применяются в промышленности и военной сфере. Вдобавок, бор используется в качестве компонента твердого топлива для прямоточных воздушно-реактивных двигателей.

Китай — крупнейший потребитель бора в мире, вынужден закупать его у ведущих производителей: Турции и США. Морская вода содержит следовые количества бора, но традиционные методы опреснения методом обратного осмоса не могут его отделить.

Новое исследование, опубликованное в журнале Science Bulletin, описывает метод, который не только извлекает бор из морской воды, но и предотвращает его попадание в очищенную воду.

Исследовательская группа из Северо-Западного университета сельского и лесного хозяйства разработала композитный гель на основе альгината натрия. В его структуру, как сообщает SCMP, ученые включили двумерный наноматериал Mxene, известный своей высокой фототермической эффективностью, и оксид магния, который действует как адсорбент бора.

Гель был сформирован в виде тонких листов толщиной 2 мм, причем один слой плавал на поверхности воды, поглощая солнечный свет, а другой был погружен в воду. По мере нагревания слоя вода испарялась с поверхности, создавая градиент концентрации, который непрерывно поднимал морскую воду вверх через гель. Нижний слой, контактирующий с морской водой, одновременно поглощал воду и, благодаря частицам оксида магния, улавливал ионы бора.

Лабораторные эксперименты показали, что при освещении солнечным светом гель показал скорость опреснения 2,14 кг пресной воды на кв. метр в час и впитал 225,52 мг бора за девять часов.

Под открытым небом, даже при относительно слабом мартовском солнце, устройство произвело 5,20 кг пресной воды на кв. метр и извлекло 122,45 мг бора на квадратный метр после трех часов работы. Ионы бора в опресненной воде обнаружены не были.

После семи циклов повторного использования адсорбционная способность бора оставалась выше 86%, при этом эффективность испарения практически не снижалась. Исследователи объяснили такие результаты пористой структурой геля и сочетанием фототермических и адсорбционных свойств MXene и оксида магния.

В прошлом году китайские ученые сообщили о важном прогрессе в низкотемпературной дистилляции изотопов бора-10, который применяется в системах управления и защиты атомных реакторов. Эта технология позволяет получать обогащенный бор-10 с относительным содержанием 70% и повышает возможности массового производства бора-10 для нужд атомной энергетики КНР.