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浙江海洋大学周英棠团队AM：定制微环境，自发促进大规模水收集和除污！

邃瞳科学云

2023-09-06

导读：本研究通过定制SVDs的微观环境，成功解决了SVDs多场景适应性和服役寿命短的问题。

太阳能蒸发器装置（SVDs）中用于共同促进蒸发性能和光催化反应耦合的集成并行反应系统为光热蒸发原型进入实际应用打开了一扇门。然而，现阶段界面蒸发和光催化氧化还原反应的耦合关系尚未得到充分验证，大部分SVDs在实际应用中的多场景适应性和持久性方面存在不足，这使得难以实现商业化应用。

近日，浙江海洋大学周英棠教授等在国际顶尖期刊Advanced Materials上发表研究型文章，题为“Customized Microenvironments Spontaneously Facilitate Coupled Engineering of Real-life Large-Scale Clean Water Capture and Pollution Remediation”。通过定制SVDs的微观环境，成功解决了SVDs多场景适应性和服役寿命短的问题。首先，通过简单的热处理制备了有机-无机杂化半导体材料，然后通过旋转填充法调控三聚氰胺海绵的微环境，最终成功获得了具有平行反应空间的CCMs-x SVDs (图1)。

图1：定制的微环境自发促进大规模清洁水捕获和污染修复的耦合工程示意图。

图2：CCMs-x SVDs的合成示意图。

通过微环境的调控，高效的水供应和即时的气体分离，CCMs-x SVDs的多孔网络结构促进了平行反应空间的高效工作，保证了更有效地利用热能。这种结构形成了“光捕获”效应，增强了多次散射效应，进一步提高了光利用效率。

图3：CCMs-x SVD的形貌分析。

CCMs-6 SVD在全光谱光吸收可达到96%。此外，在一个太阳光照下，干燥CCMs-6 SVD表面温度可达到95.8℃±0.5℃，而在气液界面处，CCMs-6蒸发器的表面温度可达47.3°C±0.5°C，水蒸发速率可达1.41 kg m^-2h^-1。

图4：CCMs-x SVDs的光热性能。

图5：CCMs-x SVDs的光催化性能。

图6：CCMs-x SVDs的多场景应用能力与可扩展性。

CCM-x SVDs中的集成反应系统用于共同提升耦合蒸发性能和光催化反应，为光热水蒸发原型进入实际应用打开了大门。更重要的是，平行反应空间的添加和整合设计策略确保了SVDs在多个场景中的实际应用，包括城市和医疗废水、含高浓度的盐水、细菌、河流和湖泊。同时，SVDs具有长期耐用性、对复杂离子污染物的防污功能以及出色的耐盐和水腐蚀性（尤其是在不同PH值的水体中）。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202306103

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