文献分享416：用于连续海水淡化和协同水净化的一体式自清洁木质素衍生球形太阳能蒸发器

本期分享发表在Water Research杂志上题目为“All-in-one self-cleaning lignin-derived spherical solar evaporator for continuous desalination and synergic water purification”的研究文章。

Part 1 文章简介

利用太阳能驱动的光催化降解污染物并促进界面蒸发已成为解决环境污染和淡水短缺问题的一种有前景的方法。然而，集成光热/光催化材料的构建及其潜在的协同机制仍不清楚。本文，通过合理设计木质素衍生的碳掺杂g-C3N4（LCN）作为光热/光催化材料，将其掺入海藻酸钠和聚乙烯醇中作为亲水调节剂，然后与CaCl2交联，开发了一种球形蒸发器（LCNB）。LCNB可以自组装成动态平面系统进行热定位，并且LCNB的重力变化导致其旋转，从而溶解沉淀的盐并实现连续脱盐。理论计算表明，碳掺杂可以降低带隙，从而提高光热/光催化效率。 LCNB 在单次太阳辐射下实现了 1.64 kg m-2 h-1 的最大蒸发速率，同时在 20wt% NaCl 溶液中连续运行 12 小时无盐积累，并对盐酸四环素实现了 85.64% 的优异光降解效率。总而言之，本研究通过引入 LCN 作为光热/光催化材料，为多功能太阳能蒸发器构建了一个极具前景的框架，有效应对了海水淡化和污染物降解的挑战，同时也凸显了可再生资源在先进材料开发中的潜力。

‍ Part 2 主要图表

图1是（a）LCNB制备示意图。（b）LCNB中脱盐与污染物降解的协同耦合。（c）LCNB的聚集行为及其自旋转透明盐的LCNB。

图2是(a) 用于连续脱盐的 LCNB。(b) SAB、CNB 和 LCNB 的外观图片。(c) LCNB 的 SEM 图像和 LCNB 的横截面。(d) SAB、CNB 和 LCNB 的吸收光谱。(e) 1 kW m-2 下不同蒸发器的温度变化。(f) 1 kW m-2 下 LCNB 的红外图像。(g) 1 kW m-2 下纯水和水中 LCNB 的红外图像。(h) 随着交联时间增加，SA-Ca2+ 水凝胶球的形成示意图。(i) 两个 LCNB 在表面张力下相遇的图像。(j) LCNB 的聚集行为。(k) LCNB 自旋转蒸发过程示意图。

图3是(a)蒸发装置示意图。(b)不同蒸发器在一次太阳辐射下水质量变化和(c)蒸发速率。(d)蒸发器在一次太阳照射下连续运行10天，每天10小时，蒸发速率变化曲线。(e)不同太阳辐射下LCNB的蒸发速率。(f)不同太阳辐射下LCNB的循环测试。(g)不同浓度NaCl溶液中LCNB蒸发器的蒸发速率。(h)室外收集装置。(i)蒸发器在20wt％NaCl溶液中运行12小时期间的表面照片。(j)LCNB的太阳热转换过程以及盐颗粒的生长和溶解。(k)LCNB自转示意图。(l)脱盐前后盐水中的离子浓度。 （m）净化前MO和MB溶液的紫外吸收光谱以及收集的净化水的相应光谱。

图4是（a）LCNB连续脱盐降解污染物示意图。（b）不同样品的TC降解曲线。（c）PL，（d）Tauc图，（e）能带结构，（f）光电流响应曲线和（g）CN和LCN的EIS。（h）添加不同自由基捕获剂后，在1次太阳辐射下的TC降解率。（i）不同自由基的贡献。（j-m）LCNB的EPR光谱。

图5是（a）CN和LCN的结构模型。（b）CN和LCN（c）的HOMO和LUMO分布。（d）计算的CN和LCN的电荷密度差。（e）LCNB光催化降解TC的机理示意图。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123932

引用： Li, Wei, et al. "All-in-one self-cleaning lignin-derived spherical solar evaporator for continuous desalination and synergic water purification." Water Research (2025): 123932.

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