新型纳米复合材料改善太阳能蒸发以净化水

全球饮用水短缺对人类来说是一个严重的问题。水净化消耗大量化石能源，产生二次污染。

太阳能热界面蒸发被认为是解决这个问题的最有希望的策略。然而，开发一种兼具高效太阳能蒸汽转换和良好环境耐受性的优化材料仍然具有挑战性。

中国科学院过程工程研究所(IPE)的研究人员开发了一种用于太阳能蒸发的具有空心多壳结构(HoMS)的超稳定非晶Ta2O5/C纳米复合材料，可提高水净化效率.

该研究于 10 月 29 日发表在Advanced Materials上。

该研究的通讯作者王丹教授说：“HoMS构建块中精确的原子和成分控制实现了在费米能级附近具有丰富能态的间接带隙结构，这增强了非辐射弛豫以促进光热转换。”“独特的空心多壳结构可以像黑体一样有效地增强光吸收。”

HoMS 降低了水蒸发所需的能量。仿真结果表明，HoMS 建立了热场梯度，从而为蒸汽蒸发提供了驱动力。

“HoMS 也有利于水路运输，”王说。“由于毛细管泵效应，HoMS 中的密闭腔促进了液态水的扩散，HoMS 中的纳米孔促使水分子以簇的形式蒸发，从而使蒸发的焓降低。”

凭借高效的光吸收和光热转换，实现了4.02 kg m-2h-1的超快蒸发速度。30天后蒸发速度几乎没有变化，没有盐分积累，表明长期稳定。

值得注意的是，蒸发后假病毒 SC2-P 的浓度可以降低六个数量级。

这种无定形Ta2O5/C 复合材料易于制造、运输、储存和回收。可用于海水的净化，或对含重金属或细菌的水进行净化，获得符合世界卫生组织标准的饮用水。

IPE的科学家们正在为孤岛上的居民准备海水淡化的原型。

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