研究背景

二维(2D)材料的特性使其在太阳能和电力海水脱盐中具有加速的质量/能量传递。然而，材料的光反射导致太阳能脱盐过程中光热转化率不足，而二维纳米片的聚集导致电脱盐过程中电子传递不良。本文从材料科学的角度出发，揭示了二维复合材料的内在结构、界面结构和宏观结构与太阳能/电力海水脱盐性能的关系，分析了在太阳能海水脱盐中如何调节结构以减少光反射、增强光吸收和促进水输运，以及在电力海水脱盐中如何加速电子/离子转移。本文为二维复合材料在太阳能/电力脱盐过程中促进质量/能量传递提供了系统参考和潜在的调节方向。

图1，太阳能海水脱盐和电海水脱盐示意图

工作简介

本文从材料科学的角度全面探讨了基于二维材料结构调控的太阳能和电力海水脱盐的研究进展。对于太阳能驱动的海水脱盐，对本征结构(如形态、能带)调节、界面工程(如界面氢键、化学键、界面配位相互作用)和宏观结构调控(如螺旋形状)以减少光反射(如增加光程长度)、促进光吸收、加速质量传递(即水传递和热/离子扩散)。在电海水脱盐方面，强调了加速电子/离子转移的本征结构调节和界面结构调控，为进一步改进二维复合材料实现高效海水脱盐提供了理论参考。

这一成果发表在国际期刊Chemical Engineering Journal上，题为“Structure regulation of two-dimensional composites facilitates solar/electric desalination”。

第一作者为2021级太原理工材料科学与工程学院研究生程潇然，由王美玲副教授、刘旭光教授与北理工周家东教授共同指导完成。