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近幾十年來，淡水資源缺乏和能源危機(jī)已成為兩個(gè)急需解決的問題。前者在缺水國家尤為嚴(yán)重，預(yù)計(jì)到2025年，將有近三分之二的國家陷入淡水短缺的困境。全球能源現(xiàn)狀也令人擔(dān)憂，因?yàn)榛茉纯萁吆褪褂没剂显斐傻沫h(huán)境污染困擾著人類。為了緩解淡水資源的短缺和能源危機(jī)，人們對利用藍(lán)色能源生產(chǎn)淡水和發(fā)電給予了極大的關(guān)注，在這方面已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。高效的光熱轉(zhuǎn)換材料必須同時(shí)具備高太陽能吸收性、高光熱轉(zhuǎn)換性、低成本以及良好的穩(wěn)定性。

目前，盡管科研工作者對不同的光熱材料進(jìn)行了廣泛的研究，但單組分材料由于其有限的光熱轉(zhuǎn)換效率，還不能滿足實(shí)際需要。因此，通過更好的設(shè)計(jì)和調(diào)控，制備出具有優(yōu)異光吸收性和更高光熱轉(zhuǎn)換效率的復(fù)合材料是研究的重點(diǎn)。

云南大學(xué)楊鵬、萬艷芬團(tuán)隊(duì)利用化學(xué)制備工藝將等離子體貴金屬、半導(dǎo)體和碳基材料復(fù)合。由于三者的協(xié)同效應(yīng)，使得Au@Bi₂MoO₆-Carbondots(CDs)復(fù)合材料具有97.1%的光熱轉(zhuǎn)換效率。特別是金納米錐和碳點(diǎn)的加入，由于電子由Bi2MoO6轉(zhuǎn)移到Au錐和碳點(diǎn)的表面，有效的抑制了Bi2MoO6中電子-空穴對的復(fù)合，從而極大地增強(qiáng)了材料的光熱性能。

研究成果以“High-absorption solar steam device comprising Au@Bi₂MoO₆-CDs:extra ordinary desalina tion and electricity generation”（具有超高海水淡化和發(fā)電性能的Au@Bi₂MoO₆-CDs基太陽能蒸汽器件）為題，在國際著名期刊Nano Energy上發(fā)表，文章的第一作者是云南大學(xué)碩士研究生鄭澤民和李慧勇，通訊作者為楊鵬和萬艷芬副教授。該研究得到了國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。

為了實(shí)現(xiàn)有效的電子-空穴對的產(chǎn)生和增強(qiáng)的光熱轉(zhuǎn)換，楊鵬、萬艷芬等人設(shè)計(jì)并制備了一種新型的復(fù)合材料，采用優(yōu)化的工藝自搭建了一套高效的太陽能蒸汽系統(tǒng)。該工作報(bào)道了一種三維介觀納米太陽能吸收材料，包括等離子體貴金屬顆粒、半導(dǎo)體和生物質(zhì)碳點(diǎn)（CDs）三種組分。

首次實(shí)現(xiàn)在3D的Bi2MoO6內(nèi)部包裹等離子體Au納米錐，并在Bi2MoO6外部吸附大量的碳點(diǎn)，合成了珊瑚狀的Au@Bi2MoO6-CDs異質(zhì)結(jié)構(gòu)。與純Au、Bi2MoO6和CDs相比，該三元復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了有效的電荷轉(zhuǎn)移，有利于光生電子-空穴對的形成，提高了能量轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，表面的片狀多孔結(jié)構(gòu)為太陽光的收集提供了眾多的位點(diǎn)，通過材料內(nèi)部對光的多級反射而達(dá)到70%的光吸收率。

該研究對復(fù)合材料進(jìn)行了光熱性能測試，發(fā)現(xiàn)Au@Bi2MoO6-CDs復(fù)合材料具有超高的光熱性能（在一個(gè)太陽光下的光熱轉(zhuǎn)換效率為97.1%，水蒸發(fā)率為1.69kgm-2h-1）。此外，該研究工作將復(fù)合材料沉積在商用的溫差發(fā)電片上，制成了太陽能熱電發(fā)電器，其輸出功率高達(dá)97.4μwcm-2。該工作為解決淡水短缺和能源危機(jī)提供了一種新的思路，即構(gòu)建一種新型多功能材料，將其用于海水淡化和發(fā)電，從而獲得清潔水和可再生能源。