近日，海洋科学与工程学院黄玮团队在Top期刊Carbon Energy（IF=20.5）发表题为《Nitrogen-doped Microporous Graphite-enhanced Copper Plasmonic Effect for Solar Evaporation》的研究论文。海南大学吴鑫涛硕士、李成成博士为论文共同第一作者，海洋科学与工程学院张明鑫、黄玮老师为论文共同通讯作者。
人类生产活动的爆发性增长导致了淡水的过度开采和水污染，造成严重的生态失衡。从技术角度保持淡水需求与生态环境保护之间的平衡是制约人类可持续发展的重要障碍。太阳能驱动的水蒸发技术，提供了一种有前景的从海水/废水中提取可食用淡水的方法。该技术表现出几乎零人工干预、模块化和小型化，使其成为工业和科学研究领域日益关注的话题。它有望成为解决淡水短缺问题的最可行、绿色和低能耗的解决方案之一。然而，该技术相对较低的集水率仍然是其开发和应用的重大挑战。为了实现太阳能蒸发材料的高产水率，需要提高太阳能到水蒸气的转化效率，同时降低水的蒸发焓。然而，开发兼具高光热转化率和低水蒸发焓的材料仍然面临着巨大的挑战。
海南大学海水淡化与综合利用团队的黄玮、张明鑫等人设计了一种氮掺杂微孔碳包覆的Cu纳米材料应用于高效的太阳能水蒸发，实现了兼具高光热转化率和低蒸发焓材料的制备。研究表明，氮掺杂碳层可以通过金属配位的氮节点实现纳米颗粒和碳骨架之间的快速能量传递，极大减少了热损失，最终实现高达89.4 %的能量利用效率。另一方面，包覆表面的微孔纳米限域水通道（<0.4 nm）仅允许水分子通过，而几乎完全排除水合金属离子（> 0.6 nm），进而实现对Cu纳米颗粒的长期保护。此外，纳米限域水通道减少了水分子之间的相互作用，实现经典的水簇蒸发过程，降低了蒸发焓，最终获得高达1.94 kg m-2 h-1的蒸发速率。该研究为高性能Cu基等离子体相变材料的开发提供了一种新的、高效的设计方案，并为太阳能蒸发器的设计提供了更直接、稳定、低成本、高效的等离子体相变材料。
该项工作得到了国家自然科学基金（52162012, 52262014, 22368019）、海南省重点研发计划（ZDYF2022SHFZ053, ZDYF2021GXJS209）、海南省“南海新星”科技创新人才平台项目（NHXXRCXM202305），南海海洋资源利用国家重点实验室基金（MRUKF2023020）的支持。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.466
