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記者日前從南京大學(xué)獲悉，由該校教授、中科院院士祝世寧領(lǐng)導(dǎo)的基金委創(chuàng)新團(tuán)隊成員、現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院教授朱嘉及其課題組，在高效太陽能海水淡化材料研究方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果日前發(fā)表于《自然—光子學(xué)》雜志。
據(jù)了解，隨著全球水資源日趨緊張，包括含鹽地下水在內(nèi)的海水淡化作為一種獲取淡水的有效方法，受到廣泛關(guān)注。然而，傳統(tǒng)的海水淡化裝置存在體積龐大、耗能高、碳排放量大、淡化效率低等問題。利用太陽能蒸餾的海水淡化技術(shù)雖低碳環(huán)保，但受限于光熱轉(zhuǎn)換效率較低，無法大規(guī)模應(yīng)用。朱嘉課題組在國際上首次利用金屬納米等離激元增強(qiáng)效應(yīng)實現(xiàn)了高效太陽能海水淡化，其能量傳遞效率約90%，淡化前后鹽度降低4個數(shù)量級。
研究人員發(fā)現(xiàn)，三維鋁納米顆粒等離激元黑體材料是實現(xiàn)高效率太陽能海水淡化的絕佳體系。該材料具有超寬太陽光譜高光吸收效率，在 400～2500納米太陽光譜范圍內(nèi)平均吸收效率大于96%，確保了海水淡化過程中太陽能的高效利用。在實際工作中，這種緊密排列的金屬納米顆粒薄膜漂浮在海水表面，納米顆粒的局域等離激元增強(qiáng)效應(yīng)則使得膜液交界面的表層海水快速升溫，產(chǎn)生淡水蒸汽，而膜上的多孔結(jié)構(gòu)又為蒸汽逃逸提供了有效的通道。經(jīng)測量，利用該材料淡化后的水質(zhì)優(yōu)于世界衛(wèi)生組織可飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。
同時，納米鋁顆粒等離激元黑體薄膜材料的制備以成本低廉的金屬鋁為唯一原材料，并且采用簡單、可規(guī)模化生產(chǎn)的自組裝制備方法，便于推廣應(yīng)用。美國《科學(xué)》雜志以“新的水純化系統(tǒng)可為世界解渴”為題，高度評價了此項工作。相關(guān)專家表示，這種材料對低成本高效率太陽能海水淡化技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用具有重要意義。
