【摘 要】
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太阳能界面水蒸发在海水淡化、污水处理方面具有巨大的应用前景。太阳能界面水蒸发主要是利用光热材料对太阳光进行吸收并转换为热能,然后利用热能将水进行汽化。因此,光热材料是制备高蒸发速率的太阳能蒸发器的关键。本文以碳基材料作为基体构建了具有微纳结构的界面太阳能水蒸发器。主要内容如下:（1）以土豆为原料,通过表面打孔、碳化工艺得到光热材料。对碳化土豆的组成、微观结构进行表征,并研究了表面孔道结构对光吸收、
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太阳能界面水蒸发在海水淡化、污水处理方面具有巨大的应用前景。太阳能界面水蒸发主要是利用光热材料对太阳光进行吸收并转换为热能,然后利用热能将水进行汽化。因此,光热材料是制备高蒸发速率的太阳能蒸发器的关键。本文以碳基材料作为基体构建了具有微纳结构的界面太阳能水蒸发器。主要内容如下:（1）以土豆为原料,通过表面打孔、碳化工艺得到光热材料。对碳化土豆的组成、微观结构进行表征,并研究了表面孔道结构对光吸收、光热转换以及太阳能水蒸发性能的影响。结果表明,具有多孔结构的碳化土豆是无定形碳,光吸收达到了86%;表面打孔处理可以有效提高碳化土豆的光热转换性能从而提高太阳能水蒸发性能。在一个太阳辐照下(光功率密度为1 kw·m-2)蒸发速率达到了1.44kg·m-2·h-1,蒸发效率达到了90.71%。碳化土豆可用于含有机染料废水、重金属离子溶液的处理。（2）将锑掺杂氧化锡（ATO）负载到甘蔗中并进行碳化,得到碳化甘蔗。对碳化甘蔗的组成、微观结构进行表征,并研究了其光吸收、光热转换以及水蒸发速率。结果表明,在碳化甘蔗和ATO颗粒的协同作用下光吸收率达到了99%,ATO颗粒具有等离子体共振效应可以在碳化甘蔗表面及内部产生局域热点,从而提高光热转换效率。在光功率密度为1 kw·m-2的太阳光辐照下蒸发速率达到1.43 kg·m-2·h-1,蒸发效率为89.94%。碳化甘蔗在重金属离子溶液、海水以及有机染料的净化方面都具有很好的应用前景。（3）以羧甲基纤维素和ATO（锑掺杂氧化锡）粉末为原料,通过冷冻铸造/碳化工艺制备了多孔的ATO-C光热材料。利用碳化纤维素（对可见光强吸收）与ATO（对近红外光强吸收）的互补作用,实现对太阳光的宽光谱、高吸收。通孔改变冷冻铸造温度调控了孔道尺寸和孔隙率,研究了孔道尺寸、孔隙率对水蒸发的影响,并揭示了其作用机制。孔道中水分的吸热导致蒸发速率和蒸发效率降低,在满足水输运前提下,降低孔隙率有利于提高蒸发速率和太阳蒸发效率。最佳ATO-C光热材料能吸收98%以上的太阳光,蒸发速率达到了1.44 kg·m-2·h-1,蒸发效率达到了90.4%。
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