摘要:

为应对全球淡水短缺问题，太阳能界面蒸发（SIE）技术因其可持续性和经济性优势而备受关注。然而，现有的蒸发器仍然面临着环境友好性、蒸发效率、机械性能和耐盐性等方面的限制。本研究受天然木材的定向结构的启发，采用简单的冷冻铸造法制备了具有各向异性多孔结构的纤维素水凝胶（APC）。得益于其独特的垂直排列多孔结构，APC表现出了优异的机械强度、光热转换和定向传输特性。值得注意的是，纤维素的亲水性羟基与垂直排列的通道之间的协同毛细管效应促进了水的传输和盐离子的快速迁移，从而同时实现了高蒸发率和抗盐性。此外，光热转换效应加上蒸发焓的降低（1657 J g-1）也提高了蒸发效率。因此，在太阳光照射（1 kW m-2）下，APC 蒸发器的水蒸发率和效率分别达到 2.31 kg m-2 h-1 和 90.69 %。即使在氯化钠溶液（3.5-10.0 wt%）中，蒸发器也能保持较高的蒸发率。此外，在循环蒸发实验中，它还表现出卓越的循环稳定性和耐盐性。这项研究为海水淡化和水净化提供了一种环保、高效和可持续的解决方案，凸显了生物启发结构设计在下一代太阳能驱动界面蒸发器中的潜力。

全文链接：Bioinspired anisotropic cellulose evaporator for high-efficiency solar interfacial desalination