近日，海洋科学与工程学院黄玮团队在一区Top期刊Nano Letters （IF=10.8）发表题为《Crystal Plane Engineering to Boost Water Cluster Evaporation for Enhanced Solar Steam Generation》的研究论文。海南大学贾林辉博士为论文第一作者，海洋科学与工程学院黄玮老师为论文通讯作者。
太阳能界面光热海水淡化技术在追求绿色、低碳和可持续解决方案的时代背景下逐渐崭露头角，有望成为热带岛屿等高温离网地区的理想淡水资源补给方案。近几年，研究人员深入探索了各种新型光热材料和蒸发结构以提升太阳能吸收率和热能利用效率并最终增强光热水蒸发性能。具有低蒸发焓特性的聚合物基凝胶薄膜因其出色的单位能量利用效率和超高的水蒸发速率而成为领域研究热点，并且经过几年的蓬勃发展，其新型水簇蒸发模式逐渐得到研究同行认可。但是，到目前为止，受聚合物大分子量和无序分子网络的限制，材料表面的水蒸发机制仍然缺乏深入的阐述，极大限制了新型低蒸发焓材料的开发进程。
海南大学海水淡化与综合利用团队的贾林辉、黄玮等人选择具有可控暴露晶面和表面化学价态的尖晶石Co3O4来宽范围调节固液界面蒸发结构，以优化中间水（IW）状态并促进水簇蒸发过程。纳米Co3O4被设计成立方体、去角八面体、正八面体三种典型晶体结构，暴露晶面分别为（001）、（001）+（111）和（111）。它们具有相似的太阳能吸收率，但呈现截然不同的水蒸发速率和蒸发焓。系列材料表征，原位分析和理论计算结果显示，性能的差异主要来自于（001）和（111）晶面上不同的水分子解离活化，质子传导以及水簇形成过程。该研究工作较为深入的阐述了水蒸发过程中材料表界面的分子作用机制，并首次提出了水蒸发过程调控的晶面工程策略，为新型低蒸发焓材料的开发提供良好的理论和实验依据。
该项工作得到了国家自然科学基金（52162012, 52262014, 22368019）、海南省重点研发计划（ZDYF2022SHFZ053）、海南省“南海新星”科技创新人才平台项目（NHXXRCXM202305）的支持。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c04646
