第一作者：Youhong Guo
通讯作者：余桂华（德克萨斯大学）
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太阳能蒸汽发电具有较高的能源转换和利用效率，在废水处理和海水淡化方面具有巨大的潜力和潜力。然而，在实现快速蒸发率和高质量的水以及低成本部署以提供可持续的太阳能驱动的水净化系统方面仍然存在技术差距。在这项研究中，将天然丰富的生物量魔芋葡甘露聚糖，以及简单制造的铁基金属有机框架衍生的光热纳米颗粒引入聚乙烯醇网络，以成本效益的方式构建混合水凝胶蒸发器（材料成本为14.9美元m-2）有利的水运输，有效的水活化，抗盐污染的功能，混合水凝胶蒸发器实现高蒸发率在一个阳光下（1 kWm−2）3.2kgm−2h−1废水的酸碱度（pH 2-14）和高盐度海水（330gkg−1）。更值得注意的是，通过与水凝胶中过量的羟基形成氢键和螯合键，可以有效地去除重金属离子。预计这项研究为一种可部署的、具有成本效益的太阳能水净化系统提供了新的可能性，该系统具有有保证的水质，特别是对经济压力大的社区。
全球范围内，许多人面临着清洁水资源不足的问题。对能够从海水或废水中进行现场水净化的技术需求迫切。太阳能蒸馏作为一种潜在的解决方案，需要降低成本、减少能源消耗，并减少负面影响。具有高吸收率的太阳能吸收器和优化的水路径的太阳能蒸发器已被开发，以接近理论极限（1.47 kg m-2 h-1）的效率实现水蒸发。近年来，基于水凝胶的太阳能蒸发器因其能够通过微通道和内部孔隙补充蒸发水，从而实现连续过程而受到关注。然而，目前基于水凝胶的蒸发器的原材料仍然面临成本障碍，阻碍了可持续太阳能驱动水净化系统的部署。具有特定分子量和纯度的聚合物以及太阳能吸收器（如聚吡咯和Ti2O3纳米颗粒）的成本效益仍不适合实际应用。成本效益高的解决方案：考虑到经济困难的人口，需要一种成本效益更高的太阳能水净化系统，该系统能产出高质量的水。本研究引入了一种可再生生物质（魔芋葡甘露聚糖）和易于合成的铁基金属有机框架衍生的光热纳米颗粒，旨在实现成本效益高的太阳能水净化。
实现了优异的水蒸发性能。
所制备的核心-壳结构水凝胶太阳能蒸发器在1个太阳光照强度下，蒸发率高达3.02 kg m-2h-1，能量效率达到94.7%，优于大多数之前报道的太阳能蒸发器。优异的机械性能与耐久性：该太阳能蒸发器具有出色的机械性能，能够承受较大的压缩应力，同时在模拟海水中进行了长期的耐久性实验，验证了其长期海水淡化和水净化的能力。
图4。人类人类在一个太阳下的太阳蒸汽产生性能。a)蒸发蒸汽的质量随时间的变化。b)测量了黑暗条件下的水蒸发速率比（1/M）和计算出的HHEs的等效焓。c)HHEs的蒸发速率和相应的能源效率。d)HHE 3连续72 h的持续时间试验。
图5表明了该蒸发器在不同条件下的处理效果，在pH为2-14中蒸发效率保持基本稳定，在330g/kg的盐水中仍能保持不受影响。
同时该蒸发器能有效处理大量的水中金属离子，处理前后可降低三个数量级，达到世界卫生组织标准，且对染料也具有很强的处理效果。
Y. Guo,H. Lu, F. Zhao, X. Zhou, W. Shi, G. Yu, Biomass-Derived Hybrid Hydrogel Evaporators for Cost-Effective Solar Water Purification. Adv. Mater. 2020, 32, 1907061. https://doi.org/10.1002/adma.201907061
翻译与资料整理：徐泽恩
编辑：环境与能源功能材料
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