太阳能驱动的界面蒸发（SDIE）在缓解全球淡水短缺方面具有巨大的潜力，这需要设计高效的能源转换装置。 近日，化学化工学院污染控制与先进材料研究团队在化工学科Top期刊Chemical Engineering Journal （中国科学院一区，IF=15.1）在线发表题为“Black Silver-Decorated liquid metal nanofillers coupled with Glycerol-Modified hydrogel composites for high efficiency solar steam generation and thermoelectric conversion”的研究论文，在高效太阳能驱动海水淡化和协同热电联产方面取得新进展。

图1 液态金属基复合纳米材料集成甘油改性水凝胶蒸发器的示意图

该研究成果基于SDIE中产热、能源利用、水输送和蒸发等四个关键过程的多途径调节，开发了一种四重工程设计的水凝胶基蒸发器。该水凝胶基蒸发器将具有高光热转换效率（PCE）为30.4%的表面定制的液态金属纳米颗粒（EGaIn@Ag NPs），作为高效产热的纳米填料。通过定向冷冻，在聚乙烯醇（PVA）水凝胶中构建了垂直排列的微通道，以加速水的运输。将甘油引入到PVA基质中，既能防止从界面到体相水的热损失，又可调节水凝胶中水的键合状态，实现协同作用，以降低水的汽化焓。这种设计使得该装置在1个太阳光强下实现了3.26 kg m⁻² h⁻¹的高蒸发速率。水凝胶蒸发器（EGaIn@Ag/PVAG）适用于处理真实海水和染料污染的污水，具有良好的脱盐耐久性和自清洁性能。同时，协同设计还赋予了水凝胶光-热-电转换的能力。

这项工作为SDIE器件的协同创新设计提供了新的见解，有望进一步开发基于水凝胶复合材料的能量转换和利用器件，拓展其在太阳能驱动光热技术中的应用前景，特别是在现实生活场景中的应用。

该成果第一完成单位为海南大学，海南大学化学化工学院罗盛旭教授、刘用副教授为论文的共同通讯作者，化学化工学院21级硕士研究生杨菲、21级博士研究生包中华为论文的共同第一作者。

图2. 论文发表截图

该项工作得到了国家自然科学基金（21767008）、海南大学科研启动基金（KYQD(ZR)-21059）及海南省自然科学基金重点项目(524RC472)的资助。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724033023

第一作者：杨菲、包中华

通讯作者：罗盛旭、刘用

审核人：潘福生