【学术聚焦】2024年第19期：教育部重点实验室王栋教授团队在《Advanced Science》上发表海水淡化及光声催化废旧塑料驱动H2O和CO2增值转化的研究成果

纺织纤维及制品教育部重点实验室王栋教授团队在《Advanced Science》上发表了题目为“Fully Floatable Mortise-and-Tenon Architecture for Synergistically Photo/Sono-Driven Evaporation Desalination and Plastic-Enabled Value-Added Co-Conversion of H₂O and CO₂”的研究成果（论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202404423）。论文的第一署名单位为武汉纺织大学，教育部重点实验室李颖颖博士、姚彤融硕士为共同第一作者，教育部重点实验室王栋教授为论文的通讯作者。

建立一个集淡水收集、塑料利用和清洁燃料获取的先进生态系统具有深远的意义。然而，蒸发效率低、能源利用单一、催化剂泄漏等问题严重阻碍了集成系统的发展。

受中国古代构件鲁班锁的启发，本论文首次设计了一种基于纳米纤维的榫卯结构Janus气凝胶蒸发器，并负载Z型半导体异质结催化剂。该榫卯结构气凝胶利用亲水上层嵌入疏水底层的方式，获得完全漂浮于水面的功能，进而降低热量损失，以实现供水及高效的太阳能-蒸汽转化。同时，得益于超声空化效应，作者也初次展示了太阳能、超声波协同驱动下的，蒸发脱盐以及废旧塑料升级转化的燃料能源的获取。该系统可以实现一个太阳下的蒸发速率为3.1 kg m⁻² h⁻¹，效率为82.3% (NaCl溶液浓度为21 wt.%)的持续脱盐，以及光声催化驱动塑料转化为电子给体来促进H₂O和CO₂还原，其H₂、CO和CH₄的生成率分别为16.1、9.5和3 μmol h⁻¹ g⁻¹。

这一生态系统对海水淡化和塑料向清洁能源和碳中和的增值转型具有巨大潜力。