基于等离子体金属纳米颗粒的光热水蒸发技术具有广阔的发展前景，然而，由于金属纳米颗粒的不稳定性，高温下金属纳米颗粒将发生表面熔融，水中的腐蚀性离子也能通过扩散作用直接与金属纳米颗粒结合而将其刻蚀。因此，长时间循环会使得金属纳米颗粒出现明显的性能衰减。

近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，基于海绵模板法设计合成了一种具有三明治结构的夹心纳米片，其中金纳米颗粒限域在还原氧化石墨烯纳米片的层间。得益于限域效应，表面熔融效应和离子扩散现象都得到了很好的抑制。

图1 基于海绵模板法设计合成具有三明治结构的夹心纳米片的示意图

基于此夹心纳米片，构建了一种光热水蒸发器。在10 kW的高光强下，该水蒸发器表现出高达85.2%的光-水蒸气转换效率，经过30次循环海水淡化实验，性能一直保持稳定，没有出现明显衰减，表明这种通过三明治结构限域金纳米颗粒的设计有利于促进光热海水淡化技术的实际应用。

图2 光热水蒸发器的性能。

该研究成果最近发表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1446-5。

来源：中国科学材料

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