等离子体增强型ReS2/CoS2/Cu2-xS中空纳米结构的光热转化及其高效太阳能水蒸发应用

《Journal of Colloid and Interface Science》：Plasmon-enhanced light absorption and photothermal conversion in ReS 2/CoS 2/Cu 2-xS hollow nanostructures for efficient solar water evaporation

本文创新构建了等离子体ReS2/CoS2/Cu2-xS中空纳米结构，通过协同局域表面等离子体共振（LSPR）、窄带隙特性和中空结构多重光捕获机制，实现94.4%的宽带光吸收和46.7%的光热转换效率。所设计的三维柱式蒸发器在1太阳光照下取得4.88 kg·m?2·h?1的蒸发速率（效率达122.13%），在海水淡化、废水处理等实际应用中展现巨大潜力。

　　

结果与讨论

通过高压高温水热法成功制备ReS₂/CoS₂中空结构（图1a）。由于Re⁴⁺离子半径小于Co离子且迁移率更高，离子交换过程中形成独特中空形貌。该结构通过多重内反射增强光捕获，结合Cu_2-xS的局域表面等离子体共振（LSPR）和窄带隙特性，实现紫外-可见-近红外（UV-Vis-NIR）宽带吸收。

结论

本研究成功构建ReS₂/CoS₂/Cu_2-xS中空纳米结构并开发三维蒸发器，其光热性能源于中空结构的多尺度光捕获、Cu_2-xS的等离子体共振和窄带隙协同效应。二维蒸发器实现98.58%的太阳能-蒸汽转换效率，而三维蒸发器通过侧壁环境能量采集、热局域化和根状亲水结构促水传输，将效率提升至122.13%，为太阳能水净化技术提供新思路。