世界正面临严重的淡水危机 [1], [2], [3], [4], [5], [6]。尽管地球上水资源丰富，但可直接利用的淡水量却极其有限。人口增长 [7], [8], [9], [10]、工业化 [11], [12], [13], [14], [15] 以及气候变化加剧了水资源短缺 [16], [17], [18], [19], [20]，数十亿人生活在供水不可靠的环境中。气候变化导致的极端干旱和降水模式变化进一步加剧了水资源分布不均和供应不稳定。同时，水污染 [21], [22], [23], [24], [25], [26]、湿地退化 [27], [28], [29] 以及地下水过度抽取等问题使本已紧张的淡水资源状况更加严峻。这场危机不仅威胁人类生存、农业和工业，也对全球生态系统构成了挑战。由于海水占地球水资源的绝大部分，海水淡化已成为缓解淡水短缺的重要手段 [31], [32], [33], [34], [35], [36]。然而，目前的主流技术如反渗透 [37], [38] 和多级闪蒸 [39], [40], [41] 能耗较高 [42], [43], [44], [45]，而太阳能海水淡化技术完全依赖太阳能且无碳排放，因此受到了广泛关注。
在高浓度盐水（如 >10% NaCl）的持续蒸发过程中，盐晶倾向于沉淀在蒸发器表面，阻塞光热层并降低光吸收效率，从而导致蒸发速率下降或失效。频繁去除盐分不仅会中断蒸发过程，还会增加成本。现有的抗盐沉积策略主要集中在提高蒸发器的亲水性或利用Marangoni对流实现定向盐沉积 [46], [47], [48], [49]。例如，吴等人 [50] 通过在水-油界面自组装制备了自适应乳液太阳能蒸发器，在高浓度盐水中实现了重力辅助淡化；受树木启发，丁等人 [51] 开发了一种通过协调热毛细作用和溶质毛细作用实现定向盐沉积的蒸发器。因此，提高蒸发器的整体亲水性以实现高盐度下的稳定蒸发已成为当前抗盐沉积的主要方向。然而，高浓度盐溶液中的盐离子会降低水分子的活性，使溶液的蒸气压下降，削弱蒸发驱动力。蒸发界面容易形成局部高盐区域。如果盐离子迁移速率低于水的蒸发速率，界面处的盐浓度会急剧上升。因此，平衡抗盐沉积和高效蒸发是目前的关键挑战。Hofmeister效应通过特定离子调节聚合物水凝胶的微观水合作用结构，Hofmeister序列指的是基于离子对聚合物水合作用调控能力的排序规则。其中，脱质子序列中的阴离子（如Cl?）具有破坏分子间氢键和调节水合网络结构的典型特性。因此，利用Cl? 的这一特性可以降低蒸发焓并提高蒸发速率。例如，邹等人 [52] 利用这一效应增强了水凝胶的保水能力，并制备了改性的针状碳/聚乙烯醇复合水凝胶。
在实际的水环境中，通常存在挥发性有机污染物（VOCs），这些污染物可能随水蒸气进入收集系统，导致产水二次污染。使用光催化剂降解VOCs可以有效解决二次水污染问题。基于此，本研究使用多孔聚氨酯海绵作为基底，将聚吡咯光热材料 [53] 和钒酸铋光催化剂与适当浓度的海藻酸钠（1% SA）一起封装，并与超亲水性聚乙烯醇海绵（PVA）组装，制成SPBP/PVA蒸发器。本研究将Hofmeister效应引入PPy-PU蒸发器中，使其能够在高浓度盐溶液中高效蒸发 [54], [55], [56], [57]。由盐类离子（Cl?）诱导的Hofmeister效应破坏了海藻酸钠分子间的氢键，提高了亲水性并增加了蒸发速率。SPBP海绵的强亲水性使高浓度盐水（15% NaCl）中的盐及时回流，抑制了表面盐沉积，实现了稳定蒸发。在室外海水测试中，最大蒸发速率达到3.20 kg·m-2·h-1（0.5太阳光强度），高于室内纯水（3.05 kg·m-2·h-1-2·h-1, 1.0太阳光强度）的测试结果。此外，光催化剂的存在使蒸发器在光照下能够进行高级氧化过程，降解VOCs并避免二次污染。在持续蒸发过程中，该装置还可以通过利用蒸发器表面和深层水体之间的浓度差实现浓度差发电。这项研究为平衡抗盐沉积和高效蒸发提供了新的思路。
