南京林大基于MOF材料成功制备出改性修饰的木基复合光热蒸发器

近日，南京林业大学理学院教师在国际能源领域顶级期刊《Nano Energy》（中文译名《纳米能源》，影响因子：17.881）上发表题为“Design and performance boost of a MOF-functionalized-wood solar evaporator through tuning the hydrogen-bonding interactions”的研究论文（2022, 95: 107016）。南京林业大学为成果第一完成单位，化学与材料科学系陆依副教授为第一作者，杨小飞教授和南澳大利亚大学徐浩兰博士为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、南京林业大学标志性成果培育项目以及林源材料化学国际合作联合实验室的资助。

近年来，太阳能界面蒸发技术由于其低成本、无污染、可持续等优点，在应对全球淡水资源匮乏领域展现出巨大的应用前景。如何巧妙设计高效光热蒸发器是光热界面蒸发技术的关键核心和难点问题。木材是最丰富、可持续、且结构丰富的材料之一，具有天然多孔结构和表面丰富官能团的木基功能材料为开发新型高效太阳能光热蒸发器开拓了新的思路。

研究团队基于巴沙木的三维多孔结构、快速水传输和隔热等特性，利用纤维素功能基团与金属阳离子的静电吸附效应，实现了金属有机框架(MOF)材料在木材孔道中的原位生长，成功制备出改性修饰的木基复合光热蒸发器。分子动力学模拟计算结果表明：木材中原位生长的MOF纳米颗粒能够有效减弱水分子间的氢键密度，改变汽化势垒，显著降低界面水的蒸发焓，从而促进其在界面处的蒸汽转化。新型木基光热蒸发器在一个标准太阳光强照射下获得了2.70 kg m-2 h-1的快速蒸发速率，超过传统二维光热蒸发器蒸发速率的理论极限(~ 1.46 kg m-2 h-1)，同时对水环境中的重金属和有机污染物具有高效的去除效果。

来源：南京林业大学

文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128552200101X