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我院教师在高熵合金氧化物的协同水活化实现超低焓太阳能海水淡化研究取得进展
发布日期:2026-04-01 作者:材料与化学化工学院 来源:材料与化学化工学院 点击量:


  针对太阳能界面蒸发中水汽化焓过高的核心限制,我院王红兵研究员及李小可副教授提出了一种利用高熵合金氧化物(HEAO)独特性质的转换策略。该工作通过闪蒸焦耳热技术在碳布基底上实现了单相 (FeCoNiCuCr)3O4 HEAO纳米颗粒的均匀合成。研究的核心创新在于发现HEAO功能层构建了一个独特的“亲水-电子”双重性质表面。通过多价金属位点和氧空位的协同效应,该表面能主动重构界面水分子的氢键网络。这种捕获-活化机制使其蒸发焓显著降低至1290.9 J·g⁻¹,相比纯水降低了近50%。得益于较低的蒸发焓,该复合蒸发器 (CCH) 在一个标准太阳辐射下实现了2.627 kg·m-2·h-1的蒸发速率。此外,结合XPS分析与密度泛函理论 (DFT) 计算,从原子和电子层面揭示了HEAO表面如何通过几何效应和电子转移削弱水分子O-H键的机制。在实际应用测试中,CCH展现出卓越的耐盐性,不仅能处理高盐度卤水,还能在pH=3-11的宽范围内保持稳定,产水水质符合WHO饮用水标准。该工作不仅为高效太阳能海水淡化提供了先进的材料解决方案,也为设计全新的界面蒸发器提供了新的理论视角。相关工作发表在自然指数期刊 Water Research (IF=12.4)上。

  该工作得到国家自然基金(52406068)支持。

文章链接地址:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135425021694?via%3Dihub