面向水-能关联的太阳光驱动混合维度纳米发电机：可扩展设计与多功能集成

来自国际团队的研究人员开发了一种基于等离子体工程的可扩展太阳能热基质（STM），集成石墨烯量子点（GQDs）和MXene纳米片，用于同步实现高效太阳能海水淡化和可再生能源发电。该材料具有95.7%的光热效率和4.2 kg m?2 h?1的水蒸发速率，并能产生200 mV的流动电位，为分散式水-能源系统提供创新解决方案。

　　

实现碳中和目标迫切需要高效、太阳能驱动且可持续的技术，以同时生产清洁水和可再生能源。本研究报道了一种可扩展的等离子体工程太阳能热基质（Solar Thermal Matrix, STM），其整合了石墨烯量子点（Graphene Quantum Dots, GQDs）、MXene纳米片和壳聚糖框架。通过微等离子体辅助合成技术，成功构建了具有埃级纳米通道的分级多孔结构，协同增强了光热转换、水分子传输和离子迁移能力。

优化后的STM在1倍太阳光照下表现出95.7%的高光热效率和4.2 kg m^?2 h^?1的太阳能蒸汽生成速率。其带负电的纳米通道在海水中可产生高达200 mV的流动电位，而嵌入的GQDs作为光荧光探针，实现了实时监测功能。户外试验表明，该材料每天可实现约30 kg m^?2的海水淡化量，并在9小时日照中稳定输出约127 mV的电势。这些结果为一个分散式水净化与能源收集的多功能耐用平台提供了技术基础，也为设计面向太阳能驱动系统的混合维度纳米材料提供了关键见解。