太阳能驱动的界面水蒸发在解决全球淡水短缺问题上显示出巨大潜力。然而，在单一材料中同时优化实现低蒸发焓、高光热转换效率和优异电学性能仍是一项罕见的成就。以无机纳米片（阵列）为例的纳米片结构是太阳能界面水蒸发的理想结构。纳米片形态的器件具有大的表面积，有助于构建复杂的传输路径，最大限度地减少散热。此外，它们还能够在器件表面实现光的多重反射，有效地增强太阳能收集，从而提高光热转换效率。然而，无机纳米片往往不具有多孔结构，在这些材料上构筑有利于水快速传输的通道仍然是一项艰巨的挑战。
近日，我校物理与能源学院陈鲁倬教授与中科院福建物构所王观娥研究员合作，报道了一种具有分级宏观/微孔结构的导电金属-有机框架（MOF）的纳米片薄膜(Ni3(HITP)2-paper)，并将其应用于高性能的界面海水蒸发。得益于其独特的亲水位点和疏水骨架通道结构，实现了低水蒸发焓（1676 J g-1）、高光热转换效率（96.25%）和优异的长期耐盐性。利用Ni3(HITP)2-paper协同太阳能光热和焦耳热效应，水蒸发速率被提升到2.60 kg m-2 h-1，超过了其他MOF基材料。这种具有分级宏观/微孔通道的纳米片薄膜的设计策略为电子、生物器件和能源应用提供了启发。该工作以“Conductive Metal–Organic Framework Nanosheets Constructed Hierarchical Water Transport Biological Channel for High-Performance Interfacial Seawater Evaporation”为题发表于Advanced Materials。
我校为该研究成果的第一完成单位，陈鲁倬教授和中科院福建物构所王观娥研究员为共同通讯作者，2020级博士研究生钱永强为论文第一作者。该研究得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金、中国科学院科学仪器开发项目、福建省特殊支持“双百计划”青年拔尖人才计划和中国科学院海西研究院前瞻跨越计划等项目的资助。
全文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202310795