史佳琪, 周建华, 刘 静, 苗 蕾

(1.桂林电子科技大学 材料科学与工程学院, 广西 桂林 541004;2.桂林电子科技大学 广西信息材料重点实验室, 广西 桂林 541004)

随着世界人口不断增加和工农业迅猛发展,能源危机和水资源短缺问题日益严重。海水淡化和污水净化是获得充足清洁水资源的重要手段,目前还急需革新技术,以突破能耗障碍。太阳能是一种清洁的可再生资源,高效开发和利用太阳能得到全世界的重视,也是我国可持续发展战略的重要内容。太阳能水蒸发收集太阳能来净化污水或含盐水,被视为缓解淡水稀缺的最有前景的环保型技术之一[1-4]。传统技术大多基于热能或过滤膜,往往需要大量电力消耗以及大型的基础设施,因此不适用于偏远及经济落后地区。降低净化海水或废水的成本,减少能源消耗,发展可持续的水净化技术引起了研究人员的广泛关注。然而,最大的挑战在于自然太阳光能量密度低(≤1 kW·m-2),无法为高效的水蒸发系统提供充足的动力。太阳能水蒸发早期通常采用聚光器加热产生蒸汽,但是聚光型太阳能集热装置需要占用较大空间[5]。近几年来,太阳能驱动水蒸发技术发展为利用光热转换材料将吸收的太阳能直接、高效地转化为热能,对水-空气界面局域加热[6-8]。

目前,太阳能水蒸发技术的研究主要集中于提高材料的光热转换效率及降低蒸发过程的热损失,以实现太阳能的高效利用。在太阳光光谱范围内有宽光谱吸收性能的光热转换材料,如贵金属纳米颗粒[9]、半导体[10]、碳基材料[11]到聚合物[12]等。……