教學(xué)科研
材料院研究團(tuán)隊(duì)在《Advanced Functional Materials》上發(fā)表研究成果
來(lái)源：材料院通訊員：楊澤宇攝影： 編輯：尹申申審核：襲開(kāi)國(guó)、孟國(guó)忠、徐勇瀏覽：時(shí)間：2025-03-03
【南林新聞中心訊】近日，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院田丹教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名期刊《Advanced Functional Materials》（影響因子:18.5）在線(xiàn)發(fā)表了題為“Encapsulating Polyoxometalates inside Single-Walled Carbon Nanotubes for Efficient Solar-Driven Interfacial Evaporation”的研究論文（文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202424565）。南京林業(yè)大學(xué)為第一完成單位，材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生崔紫薇為論文的第一作者，南京林業(yè)大學(xué)田丹教授為第一通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的資助。
近年來(lái)，太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的界面蒸發(fā)技術(shù)因其環(huán)保、低成本和高效率而被認(rèn)為是解決水危機(jī)的有效解決方案。在蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)中，太陽(yáng)能的高效吸收和利用對(duì)于蒸發(fā)速率的提高至關(guān)重要。當(dāng)前的光熱材料在應(yīng)用中面臨著轉(zhuǎn)換效率低、機(jī)理不明確等挑戰(zhàn)。多金屬氧酸鹽（POMs）是一類(lèi)納米級(jí)的無(wú)機(jī)陰離子化合物，具有豐富的電荷和骨架結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，如可調(diào)節(jié)的能帶結(jié)構(gòu)、強(qiáng)的電子接受能力、可逆的多電子氧化還原性質(zhì)。多酸作為電子受體去捕獲給體材料中的光生電子，可有效地提高材料的光熱轉(zhuǎn)換效率，在光熱轉(zhuǎn)換領(lǐng)域展示出巨大的應(yīng)用潛力。然而，高水溶性限制了其在太陽(yáng)能界面蒸發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，調(diào)控多金屬氧酸鹽的穩(wěn)定性并充分利用其光熱特性用于太陽(yáng)能界面蒸發(fā)是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
針對(duì)上述問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)提出了通過(guò)封裝策略將多金屬氧酸鹽限制于單壁碳納米管作為蒸發(fā)器的光熱層，并結(jié)合金屬有機(jī)框架修飾的木材基底以構(gòu)筑高效的太陽(yáng)能蒸發(fā)器。通過(guò)這種巧妙的設(shè)計(jì)和不同結(jié)構(gòu)多酸的優(yōu)化，封裝PMo12的碳納米管蒸發(fā)器在1個(gè)太陽(yáng)下表現(xiàn)出了2.53 kg m-2 h-1的高效蒸發(fā)速率，同時(shí)，該蒸發(fā)器對(duì)海水和廢水也具有良好的凈化性能。本研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于從分子層面實(shí)現(xiàn)了對(duì)光熱材料的精確調(diào)控，通過(guò)封裝POMs和優(yōu)化蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)，顯著提升了太陽(yáng)能界面蒸發(fā)的效率。這一成果不僅為解決水資源短缺問(wèn)題提供了新的技術(shù)路徑，也為設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)更高效的太陽(yáng)能蒸發(fā)器提供了理論指導(dǎo)。
