近日，河北工业大学化工学院海水资源利用与环保团队，在促进太阳能水蒸发系统中高效可行的水收集：从界面调控到装置设计的综述中取得新进展。
由于气候变化、人口增长及不断加剧的水污染，水资源短缺变得愈加突出。因此，迫切需要开发绿色、高效、经济的技术来净化不可用水源获取清洁可饮用水。太阳能水蒸发（SVG）技术以可再生能源—太阳能作为唯一的能量输入，用于快速界面水蒸发和清洁水收集，是一种低碳环保、可持续的水净化技术。近日，河北工业大学张盼盼副教授、纪志永教授&清华大学曲良体教授在Advanced Materials上发表题为“Boosting the Viable Water Harvesting in Solar Vapour Generation: From Interfacial Engineering to Devices Design”的综述性文章，旨在从界面调控到装置设计的角度进行概括，以期推动太阳能水蒸发系统中高效可行的水收集（图1）。它特别强调了与太阳能蒸发器界面调控策略相关的基本原理，以实现高的光热转换效率，并通过去除不可用水源中的各种污染物以生产淡化可饮用清洁水。随后，着重介绍了用于收集清洁水的太阳能蒸馏器装置的关键配置设计。此外，我们对SVG系统的实际应用所面临的挑战进行了详细概述，还探讨了太阳能蒸发器和蒸馏器的优化前景，旨在为这一新兴且激动人心的领域提供一定的支撑。
在本综述中，探讨了太阳能蒸发器界面调控的基本策略和原理，以实现高效的太阳能水蒸发性能（图2）。特别关注了微/纳结构p组装、表面结构调控、多层结构设计、水传输通道设计和水活化等代表性策略，展示了提高SVG性能的巨大潜力。讨论了如何利用这些太阳能蒸发器进行长时间海水淡化和废水处理以去除各种污染物，涉及到蒸发诱导分离、Donnan排斥效应、分子筛效应等原理。随后，阐明了太阳蒸馏器的装置设计，通过优化装置的关键配置实现高效的光利用、水冷凝和潜热回收利用，从而可持续、高产量获得清洁水的收集。最后，概述了材料和装置改进方面的主要挑战和机遇，旨在推动SVG系统在商业上和实际应用中更具可行性。
研究工作得到国家青年基金项目（22209036）、河北省优秀青年项目（E2023202069）、教育部“春晖计划”合作项目（HZKY20220252）、河北工业大学“科技新星”项目等的支持（424132016）。
论文链接：Boosting the viable water harvesting in solar vapour generation: from interfacial engineering to devices design[J]. Advanced Materials, 2023: 2303976, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202303976.
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