随着全球淡水资源的日益紧缺，海水淡化技术成为解决水资源短缺问题的重要途径之一。界面蒸发技术因其高效、低能耗的特点，近年来受到广泛关注。然而，在实际应用中，制备具有高效的界面蒸发装置仍存在挑战。

近日，兰州交通大学冯利邦/李殿明团队在期刊《Journal of Membrane Science》上，发表了最新研究成果“In-situ growth of CNTs on porous carbon fibers for solar-driven enhanced interfacial evaporation”。研究者通过静电纺丝和气相沉积工艺制备了多孔钴-碳纳米管/碳纤维(Porous-Co-CNTs/C)界面太阳能蒸发器，在海水淡化和废水回收应用中展现出巨大潜力。

图1：Porous-Co-CNTs/C蒸发装置流程示意图。

图2：Porous-Co-CNTs/C蒸发装置SEM表征。

使用SEM系统地表征静电纺丝膜的形态演变。如图2（a-c）所示，静电纺丝膜由均匀分布的纳米纤维组成，具有丰富的孔隙结构。经过气相沉积处理后，碳纤维表面成功地生长了一层致密的碳纳米管。

图3：Porous-Co-CNTs/C蒸发装置TEM表征。

HRTEM显示Co NPs具有清晰的晶格条纹（图3d-g），其0.198 nm的晶面间距对应单质钴的（111）晶面。碳纳米管（图3h-k）的0.338 nm晶面间距与石墨碳（002）晶面相符，表明其具有高质量石墨化结构。

图4：Porous-Co-CNTs/C蒸发装置的结构和光学性能。

图5：Porous-Co-CNTs/C蒸发装置的蒸发性能。

在1 kW m-2光照下，该蒸发器在纯水中的蒸发速率达1.46 kg m-2 h-1，约为纯水自身蒸发速率的10倍，这主要归因于碳纳米管优异的光热转换性能和多孔结构。在不同水溶液中，蒸发器在酸性（pH=1）、碱性（pH=14）、海水（3.5 wt% NaCl）和高浓度盐水（20 wt% NaCl）中仍保持较高蒸发速率（1.03 ~ 1.41 kg m-2 h-1），并表现出良好的长期稳定性，在10 d循环海水试验中速率稳定在1.40 kg m-2 h-1。

图6. Porous-Co-CNTs/C蒸发装置的应用。

该装置在蒸发过程中表现出卓越的功效，从而为海水淡化提供了潜在的可行解决方案。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.memsci.2025.124542

作者介绍：

李殿明，兰州交通大学材料科学与工程学院副教授。2021年毕业于北京航空航天大学材料物理与化学专业。主持国家自然科学基金、甘肃省自然科学基金、甘肃省教育厅创新基金、兰州交通大学“天佑人才托举计划”等项目。主要从事多级结构纤维材料、功能界面材料等领域的研究。在Journal of Membrane Science、Journal of Colloid and Interface Science、Separation and Purification Technology、Desalination等学术期刊发表研究论文30余篇，累计引用2400余次，H因子24，研究成果获甘肃省自然科学奖二等奖1项。

冯利邦，兰州交通大学材料科学与工程学院院长、教授、博士生导师。1996年毕业于兰州大学应用化学专业，2007年获复旦大学材料物理与化学博士学位。现任甘肃省“飞天学者”特聘计划特聘教授，主要从事轨道交通新材料、功能纳米界面材料等领域研究。主持的课题获甘肃省科技进步二等奖1项、甘肃省高校科技进步奖1项。