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近年來，太陽能界面蒸發(fā)技術(shù)由于其低成本、無污染、可持續(xù)等優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)對(duì)全球淡水資源匱乏領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。如何巧妙設(shè)計(jì)高效光熱蒸發(fā)器是光熱界面蒸發(fā)技術(shù)的關(guān)鍵核心和難點(diǎn)問題。木材是最豐富、可持續(xù)、且結(jié)構(gòu)豐富的材料之一，具有天然多孔結(jié)構(gòu)和表面豐富官能團(tuán)的木基功能材料為開發(fā)新型高效太陽能光熱蒸發(fā)器開拓了新的思路。

近日，南京林業(yè)大學(xué)理學(xué)院教師在國際能源領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Nano Energy》（中文譯名《納米能源》，影響因子：17.881）上發(fā)表題為“Design and performance boost of a MOF-functionalized-wood solar evaporator through tuning the hydrogen-bonding interactions”的研究論文（2022,95:107016）。

研究團(tuán)隊(duì)基于巴沙木的三維多孔結(jié)構(gòu)、快速水傳輸和隔熱等特性，利用纖維素功能基團(tuán)與金屬陽離子的靜電吸附效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了金屬有機(jī)框架(MOF)材料在木材孔道中的原位生長，成功制備出改性修飾的木基復(fù)合光熱蒸發(fā)器。

分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算結(jié)果表明：木材中原位生長的MOF納米顆粒能夠有效減弱水分子間的氫鍵密度，改變汽化勢(shì)壘，顯著降低界面水的蒸發(fā)焓，從而促進(jìn)其在界面處的蒸汽轉(zhuǎn)化。

新型木基光熱蒸發(fā)器在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽光強(qiáng)照射下獲得了2.70 kg m-2 h-1的快速蒸發(fā)速率，超過傳統(tǒng)二維光熱蒸發(fā)器蒸發(fā)速率的理論極限(~1.46 kg m-2 h-1)，同時(shí)對(duì)水環(huán)境中的重金屬和有機(jī)污染物具有高效的去除效果。

南京林業(yè)大學(xué)為成果第一完成單位，化學(xué)與材料科學(xué)系陸依副教授為第一作者，楊小飛教授和南澳大利亞大學(xué)徐浩蘭博士為共同通訊作者。該工作得到國家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、南京林業(yè)大學(xué)標(biāo)志性成果培育項(xiàng)目以及林源材料化學(xué)國際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的資助。

文章鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128552200101X