近日,学校海洋科学与技术学院海水资源绿色高值利用研究团队在化学领域Top期刊《Chinese Chemical Letters》发表题为“An overview of photothermal materials for solar-driven interfacial evaporation”的研究成果。海洋科学与技术学院高慧敏讲师、徐兴涛教授为该论文的共同通讯作者,硕士研究生方毅铭为该论文的第一作者。
淡水资源短缺是一项全球性的难题。为解决这一问题,各项海水淡化技术被广泛研究,譬如反渗透、蒸馏法、多级闪蒸、电渗析法等,但是这些方法对能源的消耗十分巨大。近年来研究者提出太阳能驱动界面蒸发技术,即将光生热量局域在材料表面,集中加热少量的水以高效地促进海水蒸发。该技术利用太阳能这一充足的可再生清洁能源,对缓解水资源紧张和能源的可持续发展都具有重大意义。现如今,太阳能驱动界面蒸发技术不断发展,开发出了不少优异的光热材料,但是对材料的多功能性以及耐久性缺乏系统的概述。在该研究成果中,研究团队首先阐明了各类光热材料的作用原理,以及耐盐材料的结构设计思路。此外还讨论了光热材料在环境领域的其他应用,如水的消毒杀菌、重金属去除、油水分离等;以及提升光热材料耐磨、抗污损性能的策略,如使用防腐涂层或自修复表面(图1)。最后,研究团队对今后光热材料的设计思路和发展方向提出了探讨,研究成果有助于对未来高性能、多功能光热材料的生产提供可行的解决方案。
图1 (a)光热材料的主要类型;(b)提升光热材料耐盐性的设计思路;
(c)光热材料的多功能应用;(d)提升光热材料耐盐性的设计思路