淡水资源缺少问题已跻身全球最严峻问题之列。虽然传统的海水淡化技为处理这一问题供给了的可行办法，可是浓盐废水的排放极度影响了生态环境。近年来，太阳能驱动界面蒸腾技能因其环保和高效等特色，被广泛认为是最有远景的淡水出产技能之一。但是，在太阳能海水淡化过程中，沉积在太阳能蒸腾器外表的盐结晶不只严重影响了太阳光的吸收，降低了光热转化功率，并且还阻止了盐水的供给，最终导致蒸腾功用显着下降。因而，规划一种可以高效、接连处理高浓度盐水，并完成零液体排放脱盐的太阳能蒸腾器是一项严重应战。

  根据以上应战，山东榜首医科大学李晨蔚教授团队初次提出一种立异战略，经过简略且环保的光还原和常压枯燥技能，制备了三维梯度石墨烯气凝胶。这种气凝胶在太阳能蒸腾高浓度盐水方面展现出杰出的功用，并成功完成了零液体排放脱盐。该气凝胶的螺旋结构显着提高了能量收回功率，而其梯度网络结构则促进了盐水的径向运送和定向盐结晶。这两种结构的完美匹配，使得气凝胶在太阳能蒸腾（6.5 kg m-2h-1）、盐搜集（1.5 kg m-2h-1）、零液体排放脱盐，以及长时刻耐久性（接连蒸腾144小时）（在20wt%盐水中）方面均表现出色。在室外试验下，该气凝胶表现出3.1 kg m-2h-1的超高产水速率，这一功用是现在报导的太阳能脱盐设备中最佳的产水功用。此外，研讨团队还展现了一种根据该气凝胶的接连脱盐灌溉体系，该体系在偏远地区具有巨大的使用潜力，有望完成可继续的农业灌溉。这项作业不只展现了一种新颖的太阳能蒸腾器规划，并为规划耐盐高效的下一代太阳能海水淡化设备供给了重要的科学依据。

  图1. (a) 三维梯度石墨烯气凝胶(GGS) 作为定向结晶蒸腾器的示意图。螺旋结构提高了能量收回功率，而梯度石墨烯网络完成了盐水径向运送和定向盐结晶。(b) 梯度石墨烯网络的SEM图画。梯度石墨烯网络的孔径尺度从中心的150 μm逐步减小到边际的20 μm。

  图3. (a) 石墨烯气凝胶外表盐结晶示意图。(b) 在一个太阳光强照射下，石墨烯气凝胶在20 wt%的盐水中进行48小时脱盐试验时的相片。(c) 梯度石墨烯气凝胶定向盐结晶的示意图。(d)在20 wt%的盐水中，梯度石墨烯气凝胶进行48小时脱盐试验时的相片。(e) GGS的定向盐结晶和能量收回示意图。(f) GGS进行 48 小时脱盐试验时的相片。(g)梯度石墨烯气凝胶和 GGS在 20 wt%的盐水中的质量改变随时刻的改变。GGS在 20wt%盐水中的 (h) 流体速度和 (i) 盐度散布的数值模仿。

  图4. (a) 2D 石墨烯气凝胶和3D GGS的蒸腾面积和环境能量搜集比较。(b) 在1个太阳光强照射下，GGS (4、6和8 cm)在20 wt%盐水中的质量随时刻改变。(c)GGS海绵(4、6和8 cm)接连脱盐72 小时的蒸腾速率。(d) GGS和其他已报导的太阳能脱盐设备的蒸腾速率、蒸腾盐水浓度和接连蒸腾时刻的比较。(e) 6cm 高度的GGS外外表盐层红外辐射热成像图。(f) GGS与其他太阳能脱盐设备的集盐速率比较。(g) 6cm 高度的GGS接连脱盐72小时试验时的相片。

  图5. (a) 和 (b) 分别是根据GGS的克己淡水搜集设备，室外太阳能脱盐之前和之后的相片。(c)从上午9：00至下午5：00室外太阳能脱盐设备搜集的淡水相片。(d) 室外太阳能脱盐试验时的环境条件(温度和太阳光照强度)。(e) 3月27日至4月2日室外太阳能脱盐试验期间的淡水产值和环境条件(平均温度和相对湿度)。(f) 根据GGS的室外太阳能脱盐设备的淡水出产功用，并与近期文献报导作比较。(g) 太阳能脱盐前后Na+ 的浓度。(h) 实在海水在太阳能脱盐前后的首要离子浓度。(i) GGS在20 wt%盐水中接连脱盐144小时的蒸腾速率。榜初次循环试验完毕搜集盐层后，GGS可恢复第二轮接连72小时试验。(j) 克己的接连脱盐灌溉体系设备。(k) 分别用20 wt%的盐水、净化水和自来水灌溉15天后的小麦成长状况的相片。(l) 接连脱盐灌溉体系的潜在使用简图。

  李晨蔚， 山东榜首医科大学化学与制药工程学院教授/博士生导师，泰山学者青年专家，济南C类人才（省级领军人才）。 2016年博士结业于中科院化学所。2021年参加山东榜首医科大学，入驻济南校区医学科学技能立异中心，并组成“石墨烯复合功用资料”研讨团队。现在从事首要研讨高力学功用石墨烯气凝胶的制备及其在太阳能海水淡化、医疗废水净化处理、储能、电催化、生物医用等范畴的使用。近年来，以榜首作者和通讯作者在Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Advanced Science等世界闻名期刊上宣布SCI论文30余篇，并掌管多项重要科研项目。现在担任山东省世界人才交流协会医学人才分会委员、Exploration、Nano Materials Science等期刊的青年编委。团队长时刻招聘副教授、博士后，有意者可将简历发至邮箱：

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