元素百科为您介绍青岛能源研究所纳米复合光热膜促进水蒸发研究的进展。近日，由中国科学院青岛生物能源与工艺研究所研究员江河清领导的膜分离催化团队提出，利用不同维度纳米材料的复合策略，实现光热膜表面微结构的调节，提高光捕获效率，达到理想的光热蒸发效率。《材料化学A》发表了相关研究成果。该研究由国家自然科学基金、山东自然科学基金和青岛民生科技项目资助。
受自然水循环过程的启发，研究人员广泛关注利用阳光驱动水蒸发获得清洁淡水。在自然蒸发条件下，阳光利用率低，实际蒸发速度慢。为了提高蒸发效率，研究人员试图将具有良好光吸收和光热转化能力的光热膜材料应用于太阳能驱动蒸发系统。过去的研究表明，具有可控微结构的粗糙表面可以有效地降低对光的漫反射率，有效地吸收整个阳光波段，有利于实现高效的水蒸发。然而，表面微结构的结构比较复杂，往往需要特殊的设备或手段来完成，从而增加了膜材料制备的难度和成本。
在研究中，研究人员将二维石墨烯与一维碳纳米管结合，扰动了单组分的有序结构，增加了光热膜的表面粗糙度。太阳光谱范围内的漫反射可降低到4.7%以下，光照下膜表面温度可达77℃。膜内孔隙率的无序堆积增加，有利于膜内水分子的传输和扩散。与自然蒸发相比，纳米复合光热膜的蒸发效率提高了190%，阳光利用率超过80%。
在实际应用中，本研究提出的纳米复合光热膜不仅能在含有酸、碱和机械污染物的模拟水样中保持稳定的性能，而且能加速不同盐含量海水中的水蒸发，表现出优异的淡水生产能力。此外，这种光热复合膜的制备工艺简单，可建在不同的多孔基底上。研究结果有望促进阳光驱动清洁淡水的应用，实现应急条件下高效、绿色、可持续的淡水和淡水保证。
