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  近日，英國皇家化學(xué)會綜合化學(xué)類旗艦期刊 Chemical Science 發(fā)表了清華大學(xué)化學(xué)系危巖教授、吉巖副教授與合作者們的前沿論文（Edge Article），報道了一種可用于太陽能產(chǎn)水蒸氣的新型聚合物泡沫材料的設(shè)計與合成工作，而且這種材料在弱光照條件下也可以實現(xiàn)非常高的光熱轉(zhuǎn)換效率。

  這種材料完全由聚合物組成，不僅原料成本低廉，而且合成簡便、易于放大生產(chǎn)，另外還具有優(yōu)異的耐久性和穩(wěn)定性（包括對有機(jī)溶劑的良好抗性）。其在較弱光照條件下（0.5 sun 光強(qiáng)下）的光熱轉(zhuǎn)換效率也可達(dá)到 80%，比之前報道過的同樣用途的聚合物材料都要高。

  通過如下圖的縮聚方法來獲得“聚(1,3,5-六氫-1,3,5-三嗪)”（PHT），主要由苯胺三聚體組成，并通過鹽粒浸出法來獲得具有宏觀孔道的泡沫結(jié)構(gòu)（如下圖電鏡照片所示）。這種聚合物泡沫材料能夠支持 500 克（其自身重量的 2000 倍）的重物，并可漂浮在液氣界面上。無需任何表面修飾，就可以達(dá)到 130° 的接觸角。

  UV-vis/NIR 光譜研究發(fā)現(xiàn)，這種材料的反射率相對較低，而且?guī)缀醪话l(fā)生透射（下圖 a）。紅外熱成像圖顯示，這種漂浮在氣液界面上的聚合物泡沫材料在 1 sun 光強(qiáng)下 15 分鐘后即可達(dá)到 46°C 的溫度。

  如下面三幅圖所示，在存在這一聚合物泡沫的情況下，水的蒸發(fā)速率要明顯更快。在 1 sun 光強(qiáng)（1 kW m?2）的條件下，由蒸發(fā)速率計算而得的蒸發(fā)效率 η 可達(dá) 80.5%，這已經(jīng)相當(dāng)于已經(jīng)報道過的正常陽光強(qiáng)度下的最高效率值了。即使是在 0.5 sun 光強(qiáng)的條件下，效率依然達(dá)到 80.6%。

  最后，本文作者利用這種材料，以光照為能源進(jìn)行了鹽水脫鹽的應(yīng)用。在 3.5 wt% 的 NaCl 溶液和 1 wt% 其它鹽類的混合溶液中，脫鹽后的含鹽量都可以降低到 1 ppm 以下，比蒸餾作業(yè)可以達(dá)到的鹽度還要低。

  在以單一聚合物材料為蒸發(fā)器件的應(yīng)用方面，本文報道的工作開辟了新的途徑。通過更好的優(yōu)化，由聚合物泡沫組成的蒸發(fā)器件很有可能可以在性能上超越無機(jī)材料，并且成本更為降低，為太陽能和水資源的更高效利用鋪平道路。

  論文鏈接：http://pubs.rsc.org/-/content/articlelanding/2018/sc/c7sc02967e#!divAbstract