光熱蒸發(fā)技術(shù)是指通過(guò)構(gòu)建多孔吸光體將光能轉(zhuǎn)化為熱能快速蒸發(fā)水體，在不消耗化石能源前提下使含鹽廢水一步變?yōu)檎麴s水的水處理技術(shù)，也是海水淡化技術(shù)的前沿技術(shù)。光熱蒸發(fā)技術(shù)的瓶頸是產(chǎn)水量低（蒸發(fā)速率，1個(gè)太陽(yáng)光強(qiáng)度下蒸發(fā)速率一般小于1 kg·m?2·h?1）。要突破這一瓶頸，必須設(shè)計(jì)溫度更高且漂浮于水面上的薄膜，用于蒸發(fā)其下部含鹽廢水。具體來(lái)講，為提升薄膜溫度，需強(qiáng)化膜光熱轉(zhuǎn)換效率；為強(qiáng)化膜光熱轉(zhuǎn)換效率，需實(shí)現(xiàn)薄膜吸光能力的最大化。然而，太陽(yáng)光輻照于普通薄膜表面會(huì)導(dǎo)致大部分光線發(fā)生折射或散射，僅有部分光能轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致薄膜吸光能力大幅減弱，最終導(dǎo)致光熱蒸發(fā)速率（產(chǎn)水量）低下。

　　針對(duì)上述問(wèn)題，廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所（以下簡(jiǎn)稱省科學(xué)院土壤環(huán)境所）賀斌研究員團(tuán)隊(duì)首次開(kāi)發(fā)了納米顆粒犧牲模板法（Sacrificial nanoparticle template with phase inversion，SNTPI）。通過(guò)共混抽濾納米凝膠與光熱轉(zhuǎn)換納米顆粒后溶解納米凝膠，在膜內(nèi)構(gòu)筑與光波長(zhǎng)尺度相似納米孔道，使光線在膜孔內(nèi)不斷反射吸收，實(shí)現(xiàn)光捕獲，最終實(shí)現(xiàn)了薄膜吸光能力及光熱蒸發(fā)效率的大幅提升。結(jié)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(zhǎng)范圍內(nèi)平均光吸收率高達(dá)97.75%。將膜用于海水淡化，1個(gè)太陽(yáng)光強(qiáng)度下產(chǎn)水量可達(dá)1.42 kg·m-2·h?1，產(chǎn)水含鹽量均下降兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

　　光捕獲膜制備方法及性能

　　本研究首次以無(wú)定型高分子為基礎(chǔ)材料，通過(guò)高分子稀溶液一步相轉(zhuǎn)化形成納米凝膠，制備過(guò)程簡(jiǎn)單高效，可操作性強(qiáng)；同時(shí)開(kāi)發(fā)了獨(dú)創(chuàng)的SNTPI法，通過(guò)簡(jiǎn)單的兩步式抽濾即可制備光捕獲膜，制備過(guò)程高效、簡(jiǎn)便、可控、通用。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表于《Desalination》（中科院工程技術(shù)類1區(qū)top期刊，IF=11.211）。省科學(xué)院土壤環(huán)境所博士后馬宇為論文第一作者，賀斌及馬宇為論文通訊作者。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.desal.2022.116230

　　（省科學(xué)院土壤環(huán)境所/供稿）