Janus结构木质蒸发器：高效太阳能驱动水-电联产与抗污性能的突破性研究

这篇研究创新性地构建了具有Janus结构（非对称润湿性）的MXene修饰轻木基蒸发器（JMDBW），通过超亲水/水下超疏油基底与超疏水顶面的协同设计，实现了2.39 kg m?2 h?1的高蒸发速率（1太阳光照下），并在高盐度（20 wt%）和含油废水中保持稳定运行。结合热电（TE）模块，系统同步输出3.8 mA电流和47.8 mV电压，为太阳能驱动界面蒸发（SDIE）技术的水-电联产提供了抗污（anti-fouling）新策略。

　　

亮点

本研究通过Janus结构设计赋予木质蒸发器非对称润湿性：MXene修饰的轻木基底（JMDBW）兼具超亲水性（水下接触角>150°）和超疏油性，而疏水顶面有效抑制盐结晶。其垂直微通道与局部热管理协同作用，使蒸发焓降至1293 J g^?1，纯水中蒸发速率达2.39 kg m^?2 h^?1（1太阳光照）。

材料与表征

酸性亚氯酸钠处理去除轻木（BW）的木质素后，MXene通过氢键与纤维素紧密结合。扫描电镜（SEM）显示脱木质素轻木（DBW）保留了贯通微通道，而X射线光电子能谱（XPS）证实MXene成功负载。接触角测试显示顶面疏水性（接触角152°），基底水下超疏油性（油接触角158°）。

结论

JMDBW在20 wt%盐水中仍保持2.01 kg m^?2 h^?1蒸发速率，15小时连续运行无盐沉积。其抗微生物特性及酸碱/染料废水净化能力，结合TE模块的稳定电输出（3.8 mA/47.8 mV），为应对淡水与能源危机提供了"双功能"解决方案。