基于MoS2半球阵列结构气凝胶的可持续高效淡水生成技术研究

针对全球水资源短缺问题，盐城工学院团队开发了一种基于空心MoS2负载CaCl2的半球阵列结构气凝胶（HAWH），实现大气水收集率0.24–0.75 g g?1，太阳能驱动下脱附速率达2.25 kg m?2h?1，兼具海水淡化（1.90 kg m?2h?1）和室内除湿功能，为水-粮食危机提供创新解决方案。

　　

水资源短缺正成为威胁全球可持续发展的核心挑战。联合国预测到2025年将有57亿人面临严重缺水，而传统化石能源驱动的净水技术又加剧环境负担。在这一背景下，盐城工学院的研究团队在《Separation and Purification Technology》发表了一项突破性研究，通过设计智能化的MoS₂基气凝胶材料，实现了"大气取水-海水淡化-作物灌溉"的全链条解决方案。

研究团队采用模板蚀刻法制备空心MoS₂纳米球负载CaCl₂，通过三维打印构建具有半球阵列结构的垂直排列气凝胶（HAWH）。该材料结合了MoS₂的光热转化特性与CaCl₂的吸湿能力，并利用特殊结构提升传质效率。

结果与讨论

1. 材料特性：HAWH的半球阵列结构使其接触面积增加300%，在20–40°C、30–90%RH条件下实现0.26–0.75 g g^?1的吸水量，远超传统吸附剂。
2. 多能源驱动：1太阳光照下2.25 kg m^?2h^?1的脱附速率，无光照时3.5 m s^?1风速也能释放2.45 kg h^?1水分。
3. 海水淡化：对3.5 wt% NaCl溶液实现1.90 kg m^?2h^?1的蒸发速率，且循环稳定性优异。
4. 实际应用：原型装置日产量达23.4 kg m^?2，成功培育出10 cm高的豆芽，验证了农业灌溉可行性。

结论
该研究通过结构创新将光热材料（MoS₂）与吸湿盐（CaCl₂）协同整合，首次实现单一材料同时具备高效大气水收集、太阳能驱动脱附和海水淡化三重功能。Liu Zhang和Fang Yu团队开发的HAWH气凝胶突破传统吸附剂动力学限制，其日水产量可满足成人日需水量的7倍，为干旱地区水资源供给提供了可扩展的解决方案。这项技术将环境湿度调控、淡水生产与农业生产创新性耦合，展现出应对水-粮食-能源纽带挑战的重大应用前景。