中国海洋大学在太阳能海水淡化研究取得新进展

      近日，中国海洋大学材料科学与工程学院教授崔洪芝课题组在太阳能海水淡化领域获得重要研究成果，发表在国际顶尖期刊《纳米微尺度快报》。

       全球淡水短缺问题日益严峻，太阳能驱动的界面蒸发被视为极具潜力的解决方案。但是，当前蒸发器在实现高蒸发率、有效盐分收集以及多功能性的协同方面，仍面临关键挑战。

       新兴二维材料MXene 虽具备丰富表面官能团、耐腐蚀性、抗菌性，且成分、带隙和功函数可调，为复杂海洋环境中的多功能应用提供了保障，但恶劣环境如高太阳辐照强度、风化、低温结冰、粉尘、生物污染等，会使蒸发器效率和稳定性大幅下降。

       面对这些难题，研究团队从蝉翼的超疏防污性能获取灵感，成功设计并构建出一种仿生微结构光热超疏水复合陶瓷膜。团队采用双金属元素Mo、V 掺杂策略，增加了光热层的联合态密度，使光激发载流子松弛和热释放数量增多，进而增强了 多主元金属MXene 的光热转换性能，同时也为多主元金属 MXene 的光热转换机制提供了全新见解。

       得益于复合膜增强的 “光阱” 效应、光热转换和高通量水传输，在单倍光强下，团队就能实现了高蒸发速率。

       此外，由于仿生微纳结构超疏水表面的新颖设计，复合膜可以诱导盐分在膜边缘进行定向沉积，从而实现盐分的回收和浓盐水的零排放。

       同时，该复合膜能够实现协同的抗/除冰、防污、抗菌等多功能性，克服了蒸发器多功能性难以兼容的缺点，为太阳能蒸发技术在复杂服役环境中的实际应用开辟了广阔前景。

       该研究成果意义重大，不仅推动了太阳能海水淡化技术的进步，更为解决全球淡水危机提供了新思路。

       相关论文信息：https://doi.org/10.1007/s40820-024-01612-0