本期分享發表在Water Research雜志上題目為“All-in-one self-cleaning lignin-derived spherical solar evaporator for continuous desalination and synergic water purification”的研究文章。

Part 1 文章簡介

利用太陽能驅動的光催化降解污染物并促進界面蒸發已成為解決環境污染和淡水短缺問題的一種有前景的方法。然而，集成光熱/光催化材料的構建及其潛在的協同機制仍不清楚。本文，通過合理設計木質素衍生的碳摻雜g-C3N4（LCN）作為光熱/光催化材料，將其摻入海藻酸鈉和聚乙烯醇中作為親水調節劑，然后與CaCl2交聯，開發了一種球形蒸發器（LCNB）。LCNB可以自組裝成動態平面系統進行熱定位，并且LCNB的重力變化導致其旋轉，從而溶解沉淀的鹽并實現連續脫鹽。理論計算表明，碳摻雜可以降低帶隙，從而提高光熱/光催化效率。 LCNB 在單次太陽輻射下實現了 1.64 kg m-2 h-1 的最大蒸發速率，同時在 20wt% NaCl 溶液中連續運行 12 小時無鹽積累，并對鹽酸四環素實現了 85.64% 的優異光降解效率。總而言之，本研究通過引入 LCN 作為光熱/光催化材料，為多功能太陽能蒸發器構建了一個極具前景的框架，有效應對了海水淡化和污染物降解的挑戰，同時也凸顯了可再生資源在先進材料開發中的潛力。

? Part 2 主要圖表

圖1是（a）LCNB制備示意圖。（b）LCNB中脫鹽與污染物降解的協同耦合。（c）LCNB的聚集行為及其自旋轉透明鹽的LCNB。

圖2是(a) 用于連續脫鹽的 LCNB。(b) SAB、CNB 和 LCNB 的外觀圖片。(c) LCNB 的 SEM 圖像和 LCNB 的橫截面。(d) SAB、CNB 和 LCNB 的吸收光譜。(e) 1 kW m-2 下不同蒸發器的溫度變化。(f) 1 kW m-2 下 LCNB 的紅外圖像。(g) 1 kW m-2 下純水和水中 LCNB 的紅外圖像。(h) 隨著交聯時間增加，SA-Ca2+ 水凝膠球的形成示意圖。(i) 兩個 LCNB 在表面張力下相遇的圖像。(j) LCNB 的聚集行為。(k) LCNB 自旋轉蒸發過程示意圖。

圖3是(a)蒸發裝置示意圖。(b)不同蒸發器在一次太陽輻射下水質量變化和(c)蒸發速率。(d)蒸發器在一次太陽照射下連續運行10天，每天10小時，蒸發速率變化曲線。(e)不同太陽輻射下LCNB的蒸發速率。(f)不同太陽輻射下LCNB的循環測試。(g)不同濃度NaCl溶液中LCNB蒸發器的蒸發速率。(h)室外收集裝置。(i)蒸發器在20wt％NaCl溶液中運行12小時期間的表面照片。(j)LCNB的太陽熱轉換過程以及鹽顆粒的生長和溶解。(k)LCNB自轉示意圖。(l)脫鹽前后鹽水中的離子濃度。 （m）凈化前MO和MB溶液的紫外吸收光譜以及收集的凈化水的相應光譜。

圖4是（a）LCNB連續脫鹽降解污染物示意圖。（b）不同樣品的TC降解曲線。（c）PL，（d）Tauc圖，（e）能帶結構，（f）光電流響應曲線和（g）CN和LCN的EIS。（h）添加不同自由基捕獲劑后，在1次太陽輻射下的TC降解率。（i）不同自由基的貢獻。（j-m）LCNB的EPR光譜。

圖5是（a）CN和LCN的結構模型。（b）CN和LCN（c）的HOMO和LUMO分布。（d）計算的CN和LCN的電荷密度差。（e）LCNB光催化降解TC的機理示意圖。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123932

引用： Li, Wei, et al. "All-in-one self-cleaning lignin-derived spherical solar evaporator for continuous desalination and synergic water purification." Water Research (2025): 123932.

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