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• 发布时间：2021-12-08
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【概要描述】淡水资源紧缺是人类面临的重大挑战，科学家试图寻求一种无需耗电、没有地域限制的材料，实现仅依靠太阳能的高效水净化。界面光热蒸水被视为一种获得饮用水的绿色新途径。光热蒸水的核心是光热界面材料，而半导体材料具有稳定性高、选材范围广等优势，具有巨大的应用潜力。王丹团队通过对HoMS光热蒸水的过程分析，利用该团队发展的次序模板法，首次制备了非晶五氧化二钽/碳复合HoMS材料，并从材料组成、结构的角度研究了其对光热蒸水行为的增强机制。研究表明，非晶化设计和碳复合，有效提升了太阳能吸收，提升了光热转换效率和界面热传导；设计的HoMS纳微结构，强化了太阳能捕获，并通过毛细作用和内建热场，加速了水的输运。同时，HoMS的孔道结构，削弱了孔道内水分子之间的氢键，降低了水的实际蒸发焓，达到了高效蒸水的效果。实验结果证实，这种独特的结构和组成实现了高达4.02kg/m2h的光热蒸发水速率，并可稳定运行30天以上，蒸水速率基本不变。特别是在海水、含重金属离子污水、含病毒水源以及强酸强碱溶液等不同苛刻条件下，该材料仍可保持高的蒸水速率和稳定性。经冷凝收集的清洁水，已达到我国和世界卫生组织的饮用水标准。