太阳能界面蒸发Solar steam interfacial evaporation，因其环境友好的特点，代表了海水淡化和水净化的一种很有前景策略。为了改善太阳能到蒸汽的发电，大多数先前的研究工作都集中在，有效地收集整个太阳能光谱的太阳能。然而，在增强光热材料的太阳能吸收中，调控联合态密度joint densities of states（注：半局域电子的态密度，即巡游电子的能态密度）的重要性，却没有得以足够的重视。
今日，东北大学 Bo Yang，左良Liang Zuo等，在Nature上发文，提出了基于引入平带电子结构，大大提高联合态密度的方法。研究表明，因为费米能级附近钛Ti–Ti二聚体诱导的平带，金属级λ-Ti3O5粉末呈现了96.4%的高太阳吸收率。将其结合到具有锥形腔的三维多孔水凝胶基蒸发器中，在1个太阳的照射下，对于3.5wt%的盐水，实现了前所未有的超高蒸发速率，约6.09千克每平方米每小时，而没有盐析出。从根本上说，暴露在λ-Ti3O5表面的Ti–Ti二聚体和U型沟槽结构，有利于吸附水分子的解离，更有利于界面水分子，以小团簇的形式蒸发。该项工作强调了Ti–Ti二聚体诱导的平带，在抑制太阳能吸收中的关键作用，以及独特的U形槽在促进水解离中的关键作用，为获得具有成本效益的太阳能-蒸汽发电提供了见解。![]()
Flatband λ-Ti3O5 towards extraordinary solar steam generation. ![]()
图1:反射光谱和电子结构。
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图2: 二维2D-太阳能蒸汽蒸发器solar steam evaporator，SSE系统和实验结果。
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图3:![]()
辅助的水吸附和解离表面。
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图4: 三维3D太阳能蒸汽蒸发系统和实验结果。
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图5:在1个太阳的照射下，2D-和3D-SSE的水蒸发率与太阳能-蒸汽效率关系。
（小注：太阳能的利用方式主要分为四种：光-电转化，光热转化，光-化学转化，光-生物转化。光热发电一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为蒸汽（光热转化），然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电（热电转化）。其中，太阳能将水转化为水蒸汽：界面太阳能蒸汽发生器（Interfacial solar steam generation）这种浮在水面上的太阳能吸收器有两层：上层为太阳能吸收层，负责光热转化；下层为隔热层（将吸收层与大部分的水体隔开），只允许少量的水从通道中进入，从而只对界面上少量的水进行加热产生水蒸气。这种“关门打狗”的方式能够最大地利用太阳能吸收层的热量，减少能量损耗。最根本的指导思想是：集中热量做有意义的事情！ZSH）Yang, B., Zhang, Z., Liu, P. et al. Flatband λ-Ti3O5 towards extraordinary solar steam generation. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06509-3https://www.nature.com/articles/s41586-023-06509-3声明：仅代表译者个人观点，小编水平有限，如有不当之处，请在下方留言指正！