等离子体气凝胶中的离子调控水活化技术，用于高效且耐盐的太阳能海水淡化

《Advanced Functional Materials》：Ion-Regulated Water Activation in Plasmonic Aerogels for Highly Efficient and Salt-Resistive Solar Desalination

离子调控的钛氮-聚酰亚胺气凝胶通过有机冰辅助冻铸制备，具有多孔结构和定向水传输，在7%和25%盐水中实现4.22 kg m-2 h-1和2.96 kg m-2 h-1的高蒸发率，Cl?离子通过霍夫迈斯特效应降低蒸发焓，长期测试无结垢。

　　

摘要

界面太阳能蒸发（ISE）为水净化提供了一种可持续的方法，但其实际应用仍受到界面盐结晶、水激活效率低以及在高盐度或受污染环境中运行不稳定的限制。本文报道了一种离子调控的等离子体气凝胶，该气凝胶结合了宽带光热转换和水合状态调节功能，实现了高性能的太阳能海水淡化。这种通过有机冰辅助单向冷冻铸造制备的氮化钛-聚酰亚胺气凝胶（TiN/PIA）具有层次化的孔结构、定向的水传输通道以及卓越的阻盐能力。令人印象深刻的是，优化后的蒸发器（0.4-TiN/PIA）在7%盐度溶液中实现了高达4.22 kg m^?2 h^?1的蒸发速率，在25%高盐度溶液中在1太阳光照下仍能保持2.96 kg m^?2 h^?1的蒸发速率，性能优于纯水环境。机制研究表明，Cl^?离子通过霍夫迈斯特盐化效应降低了蒸发焓，这一现象通过拉曼光谱、差示扫描量热法和分子动力学模拟得到了验证。长期现场试验表明，该装置在真实海水和工业废水中连续运行8天而未发生污染。本研究为光热材料中的离子介导水激活机制开辟了新途径，并为实际条件下的高效太阳能驱动水净化提供了一个可靠的平台。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。