原標(biāo)題：太陽(yáng)一曬海水變成淡水 青島能源所取得新進(jìn)展

如何制備清潔淡水是全球眾多科研人員一直在攻關(guān)的課題。1月20日,半島記者從中科院青島生物能源與過(guò)程研究所采訪獲悉,該所江河清研究員帶領(lǐng)的膜分離與催化團(tuán)隊(duì)提出利用不同維度納米材料的復(fù)合策略,實(shí)現(xiàn)對(duì)光熱膜表面微結(jié)構(gòu)的調(diào)控,從而提高光捕獲效率,獲得理想的光熱蒸發(fā)效率。這一研究有望促進(jìn)太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)制備清潔淡水的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)高效、綠色、可持續(xù)的海水淡化以及應(yīng)急條件下的淡水保障。

近年來(lái),受自然界水循環(huán)過(guò)程的啟發(fā),利用太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)水蒸發(fā)獲得清潔淡水受到了人們的廣泛關(guān)注,該技術(shù)有望作為一種應(yīng)急手段應(yīng)用在海難、野外求生或欠發(fā)達(dá)地區(qū)個(gè)人生存等情況。但在自然蒸發(fā)條件下,太陽(yáng)光的利用率較低,實(shí)際蒸發(fā)較慢。為此,該領(lǐng)域的研究人員一直在嘗試將具有良好光吸收和光熱轉(zhuǎn)化能力的光熱膜材料應(yīng)用到太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)體系中,以提高蒸發(fā)效率。

記者了解到,大量的前期研究表明,具有可控微結(jié)構(gòu)的粗糙表面能夠有效降低對(duì)光的漫反射率,實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)光全波段的有效吸收,有利于實(shí)現(xiàn)高效的水蒸發(fā)。然而,表面微結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑方式較為復(fù)雜,往往需要特殊設(shè)備或手段輔助完成,增加了膜材料制備的難度及成本。

針對(duì)上述問(wèn)題,青島能源所江河清研究員帶領(lǐng)的膜分離與催化團(tuán)隊(duì)提出利用不同維度納米材料的復(fù)合策略,實(shí)現(xiàn)對(duì)光熱膜表面微結(jié)構(gòu)的調(diào)控,從而提高光捕獲效率,獲得理想的光熱蒸發(fā)效率。科研人員介紹,他們通過(guò)將二維石墨烯與一維碳納米管二者復(fù)合,實(shí)現(xiàn)了對(duì)單一組分有序結(jié)構(gòu)的擾動(dòng),從而增加光熱膜的表面粗糙度。而通過(guò)這種表面微結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,能夠?qū)⑻?yáng)光光譜范圍內(nèi)的漫反射降低到4.7%以下,光照下的膜表面溫度高達(dá)77℃。此外,這種表面微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出無(wú)序的堆積,能增大膜內(nèi)孔隙率,有利于水分子在膜內(nèi)的傳輸及擴(kuò)散。相比于自然蒸發(fā),基于該種納米復(fù)合光熱膜的蒸發(fā)過(guò)程效率提高了190%,太陽(yáng)光利用率超過(guò)80%。

科研人員介紹,這類(lèi)光熱復(fù)合膜的制備過(guò)程簡(jiǎn)便,并且可以構(gòu)筑在不同的多孔基底上,拓展了不同水體系下實(shí)際應(yīng)用潛力。不僅能夠在含有酸、堿以及機(jī)污染物的模擬水樣中保持性能穩(wěn)定,同時(shí)能夠在不同含鹽量的海水中加快水蒸發(fā),展現(xiàn)出優(yōu)異的淡水生產(chǎn)能力。這一研究有望促進(jìn)太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)制備清潔淡水的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)高效、綠色、可持續(xù)的海水淡化以及應(yīng)急條件下的淡水保障。相關(guān)研究成果已在權(quán)威學(xué)術(shù)刊物發(fā)表?！“雿u全媒體記者　徐杰　報(bào)道