由于人類用水量的不斷增加，全球淡水資源分布不均，充足的淡水資源供應面臨很大挑戰。最近，水處理/收集技術提供了一種替代解決方案，可以從各種水源（包括海水、地下水、污水甚至空氣）中提取淡水。太陽能熱界面水蒸發是一種很有前途的環保水處理技術，可同時收集清潔水和綠色太陽能。研究者一直致力于實現太陽能蒸汽高產生率和能量轉換效率，包括開發高效的太陽能吸收器，構建合水調節架構和熱管理。然而，現有的太陽能熱水蒸發器面臨兩個關鍵挑戰：有機污染和鹽垢/污垢。例如，同時蒸發導致蒸餾水中的 揮發有機化合物（VOC）濃度更高，而非VOC仍集中在原水中，導致二次污染。此外，由于水蒸發得非常快，鹽或非揮發性溶質將被留下，它們會在太陽能吸收器的蒸發部位積聚和/或結晶。鹽/溶質的積累或結垢會阻擋陽光、水傳輸通道和蒸汽逸出，導致太陽能蒸發器的性能快速衰減。因此，非常需要利用太陽能驅動技術實現有機降解和完全太陽能脫鹽的協同耦合。
光催化是另一種太陽能界面過程，可以與光熱過程自然結合以去除有機污染物。值得注意的是，光催化具有無需添加昂貴的氧化劑作為高級氧化技術和有機物完全降解的獨特優勢。然而，在開發多功能太陽能系統以實現光降解和太陽能海水淡化之間的功能協同作用方面仍然存在重大挑戰：1）豐富的界面反應位點可有效光降解有機物，其中光催化作用發生在光可用界面，2）高太陽能吸收能力用于太陽能熱蒸發，3）足夠的傳輸路徑以持續供水。最近報道的用于含有機鹽廢水再生的光催化太陽能蒸發器嚴重遭受嚴重的鹽垢、污垢和蒸發過程中相對緩慢的降解速率。在這方面，具有智能自旋轉的漂浮式微型蒸發器系統可以在太陽能蒸汽發電過程中實現自清潔淡化。
在此，南京大學高冠道教授團隊在《Advanced Functional Materials》發文“A Floating Integrated Solar Micro-Evaporator for Self-Cleaning Desalination and Organic Degradation”。這項研究提出了一種浮動多功能微蒸發器系統，以實現太陽能完全脫鹽和有機降解的協同耦合。 多孔聚苯乙烯 (PS) 微珠具有超輕、疏水性和隔熱性等優點，使其成為自然漂浮在水面上的有前途的宿主，可最大限度地減少太陽能熱傳導蒸發。石墨氮化碳（g-C3N4）因其適合可見光響應的帶隙和高化學/熱穩定性而被選為光催化劑。黑色聚苯胺（PANI）具有多種作用，主要包括：1) 作為有效的粘合劑和增強劑，將g- C3N4催化劑結合到 PS主體表面，從而實現親水漂浮系統，2）作為太陽能吸收劑，廣泛的太陽光譜吸收以實現高光熱轉換效率，3）作為助催化劑形成g- C3N4@PANI，用于光催化過程中的快速電子轉移。在這種合理的設計中，一方面自清潔脫鹽能力可以保持微蒸發器表面清潔，避免鹽分堵塞，有利于光催化反應位點的吸光和曝光；另一方面，自清潔旋轉將微蒸發器的上清潔表面變成散裝水重新吸附污染物，而帶有污染物的蒸發器底部則轉向上表面并暴露出來進行光催化。此外，通過光熱轉換提高溫度可以促進光催化，污染物的同時降解實現了脫鹽后清潔水的收獲，減少了殘留鹽水中的有機污染。對獲得的g-C3N4@PANI/PS MSES進行了系統評估，以實現協同清潔水生產、高鹽度鹽水分離的自清潔耐鹽性和有機降解。
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