全球范围内的水污染问题对环境与社会发展提出了严峻挑战，尤其在多样化、小规模、分散式水体（如偏远地区、应急场景、户外取水点）中，如何实现高效、便捷的净化和资源化利用，成为科研界与产业界共同关切的热点课题。海南大学化学与化工学院刘用副教授提出一种全新策略，研发出一种自给式光催化海绵装置，可在现场使用时通过水触发凝胶转变，直接激活高级氧化过程并同步实现光热界面蒸发，为分散型水污染治理提供解决方案。

如图所示，将零价铁纳米颗粒与过硫酸盐等活性组分嵌入聚乙烯醇基质中，制备出一种稳定且可长期存放的海绵型气凝胶装置。当该装置投入受到污染的水体后，其表面与内部结构在水作用下转化为水凝胶，从而在无需额外添加外部化学试剂的条件下，直接触发活性自由基的产生。这些自由基可高效氧化和降解多种有机污染物，实现对复杂水体的净化。此外，该海绵材料在太阳能光照下还可发挥光热效应，对水分进行快速蒸发与收集，形成一种将降解与淡水获取“二合一”的集成式水处理方案。

图1 自给式海绵装置结构示意图

与传统高级氧化技术相比，这项研究的独特之处在于其“自给自足”与“高度集成”。将关键反应物质内嵌封装，使其在使用现场无须额外试剂添加，显著简化了净水流程，除净化功能外，这一装置还体现出多重耦合效应：通过合理设计的多孔结构和表面基质，水在器件中得以快速传输，提升了反应效率和光热蒸发速率。这种适配光照和纳米催化组分的复合结构为开发更多具备多功能性的环境净化新材料提供了示范与启示。

该成果日前在Chemical Engineering Journal在线发表，海南大学化学化工学院为唯一通讯单位，化学化工学院21级博士研究生包中华为论文的第一作者，刘用副教授为论文的通讯作者。刘用副教授、罗盛旭教授共同指导了该项研究工作。

本研究得到了海南省自然科学基金(524RC472)及海南大学科研启动基金(KYQD(ZR)-21059)项目的支持。

论文链接：10.1016/j.cej.2024.158466

撰稿：刘用

编辑：李诗琪

审核：潘福生