近日，廣東省科學院生態環境與土壤研究所研究員賀斌團隊成功采用納米顆粒犧牲模板法（Sacrificial nanoparticle template with phase inversion，SNTPI）技術設計新型光熱蒸發膜。相關研究發表于Desalination。博士后馬宇為該論文第一作者，賀斌、馬宇為通訊作者。
光熱蒸發技術是指通過構建多孔吸光體將光能轉化為熱能快速蒸發水體，在不消耗化石能源前提下使含鹽廢水一步變為蒸餾水的水處理技術，也是海水淡化技術的前沿技術。光熱蒸發技術的瓶頸是產水量低（蒸發速率，1個太陽光強度下蒸發速率一般小于1 kg·m-2·h-1）。
光捕獲膜的制備方法及性能
為突破此瓶頸，需設計溫度更高且漂浮于水面上的薄膜，用于蒸發其下部含鹽廢水。具體來講，為提升薄膜溫度，需強化膜光熱轉換效率；為強化膜光熱轉換效率，需實現薄膜吸光能力的最大化。然而，太陽光輻照于普通薄膜表面會導致大部分光線發生折射或散射，僅有部分光能轉化為熱能，導致薄膜吸光能力大幅減弱，最終導致光熱蒸發速率（產水量）低下。
在該項工作中，研究人員首次開發出SNTPI技術，通過共混抽濾納米凝膠與光熱轉換納米顆粒后溶解納米凝膠，在膜內構筑與光波長尺度相似納米孔道，使光線在膜孔內不斷反射吸收，實現光捕獲，最終實現了薄膜吸光能力及光熱蒸發效率的大幅提升。
結果顯示，相較于空白膜，此方法得到的光捕獲膜其表面光反射率下降了4.88倍，200-2500 nm波長范圍內平均光吸收率高達97.75%。將膜用于海水淡化，1個太陽光強度下產水量可達1.42 kg·m-2·h-1，產水含鹽量均下降兩個數量級以上。
該研究首次以無定型高分子為基礎材料，通過高分子稀溶液一步相轉化形成納米凝膠，制備過程簡單高效，可操作性強；同時開發了獨創的SNTPI法，通過簡單的兩步式抽濾即可制備光捕獲膜，制備過程高效、簡便、可控、通用。
上述研究獲得國家自然科學基金項目、中國博士后科學基金項目等項目的支持。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.desal.2022.116230
報道鏈接：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/12/490876.shtm
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