《Desalination》：具有自浮光热界面的梯度酚醛树脂气凝胶用于海水淡化和废水净化

Phenolic aerogels with gradient porosity and self-floating photothermal interface for seawater desalination and wastewater purification

Yunchen Wu, Leiqian Zhang, Jiale Ge, Yiting Zhang, Leyao Liu, Qianqian Lan*, Tianxi Liu*

Desalination 2024, DOI: 10.1016/j.desal.2024.117771

太阳能驱动的界面蒸发技术具有可再生性强、碳排放低等优势，在海水淡化和废水净化领域具有巨大的应用潜力。太阳能界面蒸发器由用于光热转换的太阳能吸收材料、用于传输水的亲水多孔材料以及用于防止热量散失到周围水体的隔热材料组成。然而，界面蒸发器的水下光热层易造成热损失，同时输水层单一的孔隙结构使水传输受限，降低了蒸发效率。为此，亟需发展具有自浮式水上光热层和独特输水通道的界面蒸发器，降低热损失，增强泵水能力，以提高蒸发器的蒸发性能。

基于此，江南大学化学与材料工程学院刘天西教授课题组设计构建了一种具有自漂浮水上光热层和梯度结构供水层的气凝胶界面蒸发器。将尺寸逐渐增大的酚醛树脂纳米颗粒从下到上进行组装，然后对其进行表面疏水改性并沉积光热层，制备得到梯度酚醛树脂光热气凝胶。亲水性梯度酚醛树脂气凝胶基体可提供持续供水，并通过梯度毛细效应促进水传输。同时，疏水光热层可增强多重反射，提高光吸收率，并自浮于水面进行热定位。因此，所制备的气凝胶在1个太阳照射下具有96.8%的高光吸收率和1.64 kg m^-2 h^-1的蒸发速率，能稳定运行至少30个循环且无溶质积累。将该气凝胶作为太阳能蒸发器用于海水和酸性/碱性废水的净化，所得蒸馏水超过世界卫生组织规定的安全饮用水标准。

本论文第一作者为化工学院硕士研究生吴赟晨，通讯作者为江南大学刘天西教授和兰倩倩副研究员。

论文连接：https://doi.org/10.1016/j.desal.2024.117771