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化学与环境工程学院刘长坤副教授团队在环境领域Chemical Engineering Journal、Journal of Materials Chemistry A等国际著名期刊上发表光热太阳能蒸发方向系列研究论文。
题为“A novel slide-like cotton-based evaporator with gradient evaporation strategy for seawater resource acquirement”的研究论文，苹果版bd
硕士研究生梁倩为第一作者，副教授刘长坤为通讯作者，苹果版bd
为第一作者单位和唯一通讯单位。该论文发表于国际著名期刊 Chemical Engineering Journal（中科院大类1区，影响因子13.3（接收发表日））。
本研究设计了一种新型滑梯型棉基太阳能蒸发器，实现了毛细管力诱导重力辅助的快速水输送。在1个太阳光（1 KW m-2）下，在3.5 wt% NaCl溶液中长期蒸发10 天，获得了稳定的水分蒸发速率（1.77 kg m-2h−1）和光热转换效率（95.47%）。此外，充足的水供应促进了蒸发表面及其周边无盐聚集的自清洁性能。本研究为实现海水资源的综合利用提供了新的思路。
本文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147222
题为“Novel mushroom-like cotton-based evaporator for simultaneous freshwater production and salt harvesting via edge-preferential crystallization”的研究论文，苹果版bd
硕士研究生李军为第一作者，副教授刘长坤为通讯作者，苹果版bd
为第一作者单位和唯一通讯单位。该论文发表于国际著名期刊Chemical Engineering Journal（中科院大类1区，影响因子13.3（接收发表日））。
本研究介绍了一种新型的蘑菇型棉基蒸发器，用于同时生产淡水和收获盐分。将聚苯胺（PANI）和碳纳米管（CNTs）沉积在棉织物上，在3.5 wt% NaCl溶液中，在太阳照射下，蒸发速率可达1.88 kg m-2h-1，太阳蒸发效率高达99.4%。此外，还可以获得70.2%的显著集水效率和42.1 g m-2h-1的高盐收获率。独特的边缘优先结晶现象不仅避免了盐污染，而且由于毛细力、棉纤维水通道以及蒸发过程中“蘑菇帽”的斜边重力辅助输水作用，促进了盐的收获。此外，聚苯胺和碳纳米管相结合的光热层的低导热系数（0.163 W m-1K-1）以及水的垂直向上输送行为，均有效地减少了热损失。该研究在海水淡化以及海水资源综合利用方面具备优势。
本文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151670
题为“Novel solar evaporator with closely-stacked reverse U-shaped hydrogel tubes for long-term stable evaporation with excellent salt resistance”的研究论文，苹果版bd
硕士研究生邓达行为第一作者，副教授刘长坤为通讯作者，苹果版bd
为第一作者单位和唯一通讯单位。该论文发表于国际著名期刊Chemical Engineering Journal（中科院大类1区，影响因子15.1（接收发表日））。
本文开发了一种新型的3D堆叠水凝胶太阳能蒸发器，该蒸发器使用还原氧化石墨烯（rGO）、海藻酸钠（SA）和聚乙烯醇（PVA）来制备具有紧密堆叠的倒U型水凝胶管，纯水蒸发的平均速率为1.51 kg m-2h-1，太阳能蒸发效率为93.65%。由于有效的供水和结构特点，顶部的高浓度盐水可以沿浓度梯度回流到水体中，防止了盐的结晶，保证了蒸发器的稳定运行。本研究设计了一种稳定高效的海水淡化3D太阳能蒸发器，为解决淡水短缺问题提供了理论应用支持。
本文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145422
题为“Directional solution transfer of a 3D solar evaporator inhibiting salt crystallization”的研究性论文，硕士研究生彭烨为第一作者，刘长坤副教授为通讯作者，苹果版bd
为第一作者单位和唯一通讯单位。该论文发表于国际著名期刊Journal of Materials Chemistry A（中科院大类1区，影响因子14.5（接收发表日））。
该论文通过简单的方法制备了一种由棉材料、还原石墨烯（rGO）、海藻酸钠（SA）和聚乙烯醇（PVA）构成的新型3D水凝胶蒸发器。该蒸发器表现出4.57 kg m-2h-1的优异蒸发速率，并保持高效蒸发5天无盐结晶。基于优异的输水能力和独特的3D结构，该蒸发器实现了冷热双模式蒸发，通过溶液定向转移增强蒸发性能并抑制盐结晶。该论文旨在通过开发可持续、高性能的太阳能海水淡化技术来解决淡水资源短缺问题。
全文链接：https://doi.org/10.1039/d1ta05529a
题为“Novel Three-Dimensional Cut Umbrella-like Evaporator with Four Angle-Adjustable Evaporation Surfaces in a Submersible Floatation State for Enhanced Seawater Desalination”的研究论文，苹果版bd
硕士研究生邓达行为第一作者，副教授刘长坤为通讯作者，苹果版bd
为第一作者单位和唯一通讯单位。该论文发表于国际著名期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering（中科院大类1区，影响因子7.1（接收发表日））。
本研究开发了一种由交联聚乙烯醇（PVA）、还原氧化石墨烯（rGO）、棉织物共同组成的新型三维剪切伞状蒸发器（CUL-evaporator），具有四个角度可调的蒸发表面。在蒸发速率和纯水产量方面，使用较少生产材料的CUL-evaporator优于全伞状蒸发器，这种优越的性能源于有效地利用了蒸发面背面的蒸发性能。受益于重力辅助水运输特性，蒸发器实现了高达3.45 kg h-1m-2的蒸发速率。本研究提出了一种新的3D蒸发器设计，为长期、稳定和耐盐的蒸发过程提供了有效的方法。
本文链接：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c05529
题为“Overcoming salt crystallization with ionic hydrogel for accelerating solar evaporation”的研究性论文，副研究员赵新振为第一作者，刘长坤副教授为通讯作者，苹果版bd
为第一作者单位和唯一通讯单位。该论文发表于国际著名期刊Desalination（中科院大类1区，影响因子9.5（接收发表日））上。
该论文通过便捷的一步交联法制备了一种新型的基于水凝胶的太阳能蒸发器。以海藻酸钠和PEDOT:PSS复合水凝胶作为功能层，实现光热转换和原位加热。蒸发器的蒸发速率达到1.23 kg m-2h-1，对模拟海水中各种离子的去除率高于99.8%，表现出良好的应用稳定性。研究还发现，在太阳能海水淡化过程中，盐结晶现象能够有效克服。基于离子水凝胶的膨胀能力和超亲水三维孔隙结构，蒸发器展现出稳定的自驱水吸引能力，在蒸发界面形成一层水合层，抑制盐溶液的过饱和现象。PEDOT组分实现了蒸发界面附近水合层的原位加热，增强了热能利用效率。该论文为利用基于水凝胶的新型太阳能蒸发器进行实际海水淡化应用提供参考。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.desal.2020.114385
