太阳驱动的水蒸气生成为解决全球淡水短缺提供了一种可负担的和可持续的方法。创建能够提高产水率以满足人类用水需求的界面太阳能蒸发器是非常可取的,但由于缓慢的水运输动态和不可避免的油污,因此具有挑战性。鉴于此,清华大学冯琳等开发了一种受生物启发的仿莲花紫罗兰微结构的石墨烯/聚(N-丙烯酰甘氨)太阳能蒸发器,它具有集成的亲水和疏水微区。
本文要点:
(1)通过对超分子相互作用的精确控制,结合了独特结构特征和润湿性的优化的太阳能蒸发器显示了高采光性,增强了水的活化,减少了水汽化的能量需求,使其在一个太阳照射下(1 kW m-2)的蒸发率高达3.4 kg m-2 h-1和能量转换效率≈93%,具有突破性的综合性能。
(2)分子动力学模拟显示,聚合物网络中丰富的氢键位点可以从热力学角度调节水分子的逃逸行为。值得注意的是,在对纳米/亚微米级乳剂、油性盐水、实际海水和生活废水的长期净化过程中,既没有观察到蒸发率的下降,也没有观察到太阳能蒸发器上的污垢。
Li, X., Tian, Y., Zhang, P., Liu, N., Zhai, H., Ji, J., Zhao, S., Liu, Y., Xu, D., Wang, F., Wei, Y., Feng, L., A Lotus-Petiole-Inspired Hierarchical Design with Hydrophilic/Hydrophobic Management for Enhanced Solar Water Purification. Adv. Funct. Mater. 2023, 2302019.
DOI: 10.1002/adfm.202302019
https://doi.org/10.1002/adfm.202302019