磷钼酸诱导冷冻海水中水簇形成实现超低蒸发焓与高效太阳能脱盐

本研究针对极地环境下界面太阳能脱盐需求，通过高内相乳液模板法构建了嵌入磷钼酸(PMA)的氟聚合物蒸发器。PMA可破坏水分子氢键网络，使中间水比例提升133%，并促进双峰水簇形成，从而降低28%蒸发焓。结合碳纳米管增强光吸收，该装置在25°C和-3°C下分别实现2.38 kg m?2 h?1和1.84 kg m?2 h?1的蒸发速率，首次实现冷冻环境亚零度海水持续蒸发，为极端环境脱盐提供分子工程解决方案。

　　

通过高内相乳液模板技术，研究人员设计出一种嵌有磷钼酸(PMA)的氟聚合物蒸发器，其分级微通道结构可有效调控水分子状态。关键发现表明，PMA能破坏水分子间氢键网络，通过拉曼光谱、低场核磁共振(NMR)和分子动力学模拟证实，中间水比例增加133%并形成双峰水簇。锂离子携带实验进一步验证了水簇形式蒸发的现象，致使蒸发焓降低28%。结合碳纳米管增强的光吸收能力，该蒸发器实现93.3%的光热效率，在25°C和-3°C下分别达到2.38 kg m^?2 h^?1和1.84 kg m^?2 h^?1的蒸发速率，首次实现在冷冻环境从亚零度海水中持续蒸发。C─F键合基质在紫外线和盐雾条件下保持30天稳定性。通过协同调控水态转变与界面能量传递，该研究为极端环境脱盐提供了分子层面的创新策略。