关键词：碳点 (Carbon Dots)；界面相互作用 (Interfacial Interaction)；光热薄膜 (Photothermal Film)；羧甲基纤维素钠 (Sodium Carboxymethyl Cellulose)；复合化 (Complexation)
研究背景
太阳能驱动光热转换是一种新兴的高效利用太阳能的方法，在海水淡化和污水处理方面具有巨大的潜力。然而，这种方法存在太阳能能量密度低且不连续，这意味着它是低等级的热源。为了丰富太阳能并将其转化为高档热源，必须使用光热材料。光热薄膜吸收太阳能并有效地将其转化为热能，被认为是最有前途的光热材料之一。传统的光热薄膜材料大致可分为无机材料（贵金属基纳米材料、无机半导体）和碳基材料。不同结构的光热薄膜可以通过共混、表面涂覆、原位改性和组装等工艺制备。目前尚有许多问题制约着光热薄膜的实际应用；这些问题包括制备复杂、成本高、稳定性不足、光热试剂泄漏和能量损失。有机光热材料也容易发生光漂白，这再次限制了它们的用途。光热薄膜在高温或强光下的腐蚀或降解也可能降低其长期稳定性和寿命。许多光热薄膜的机械性能也很差，或者不适合在恶劣的环境中使用，比如高浓度的盐水、酸性和碱性溶液以及热水。
研究内容
在本项工作中，为了克服光热薄膜的局限性和合成过程的复杂性，作者提出了微碳化多糖链，CDs悬挂在多糖链上，就像葡萄或西红柿挂在藤蔓上一样。羧甲基纤维素钠（CMC）的碳化产生了这样一种结构（称为CMC- g-CDs），它具有良好的荧光特性（图1a），并且可以通过CMC-g-CDs内部的界面相互作用来生产超稳定、坚固和高效的太阳热膜。CDs与聚合物之间的界面相互作用的工程设计对于最大限度地提高CDs在CMC基体中的溶解性、分散性和应力传递，从而实现最佳性能至关重要。另外，CDs与CMC基体界面上的非共价键可以包括静电相互作用、范德华相互作用、堆叠作用和CH-氢键作用。CMC-g-CDs与Fe3+络合生成CMC-g-CDs- Fe，具有猝灭荧光和优异的光热性能（图1b）。作者认为，将CDs接枝到CMC基体上，然后与Fe3+络合，将是制备高效、坚固的光热薄膜的有效方法，从而克服了许多现有的挑战。在实践中，CMC-g-CDs-Fe薄膜被证明是非常坚固的，没有光热试剂的泄漏。CMC-g-CDs-Fe薄膜具有光热效率高、机械性能优异、耐溶剂性和耐水性好等特点，在恶劣条件下具有巨大的实际应用潜力。作为一个潜在的应用演示，光热CMC-g-CDs-Fe薄膜成功地用于构建太阳能驱动热电发电机（TEG）。
图文导读
结论与展望
作者构想了微碳化多糖链，CDs悬挂在多糖链上，就像葡萄或西红柿挂在藤蔓上一样。通过碳化羧甲基纤维素钠来产生这样一种结构（称为CMC-g-CDs）。CMC-g-CDs薄膜具有较强的荧光性。将CMCg-CDs薄膜浸泡在FeCl3溶液中，使其与Fe3+络合，制备的CMC-g-CDs-Fe具有优异的力学性能和光热性能。CMCg-CDs-Fe薄膜与CMC-g-CDs薄膜相比，由于多糖分子之间的氢键、静电等相互作用，其抗拉强度、杨氏模量和韧性分别从30.9增加到135.8 MPa、1.6增加到10.0 MPa和0.46增加到1.24 MJ cm−3。碳化和Fe3+络合使光热温度和光热转换效率分别提高了47.95%。CMC-g-CDs-Fe薄膜还具有较高的耐溶剂性和耐水性。作为实际应用的演示，作者使用CMC-g-CDs-Fe薄膜构建了太阳能驱动的TEG。TEG在各种天气条件下都非常坚固和稳定，显示出在各种环境下发电的巨大希望。
