A Floating Integrated Solar Micro‐Evaporator for Self‐Cleaning Desalination and Organic Degradation

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作者
Qiancheng Xia,Chao Wang,Ning Xu,Jianghua Yang,Guandao Gao,Jie Ding
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (28) 被引量:63
标识
DOI:10.1002/adfm.202214769
摘要

Abstract Safe and clean freshwater harvesting from (organic‐containing) saline or wastewater holds great potential for mitigating water scarcity and pollution, but remains challenging. Herein, a floating photothermal/catalytic‐integrated interfacial micro‐evaporator ( g ‐C 3 N 4 @PANI/PS) is reported as a proof‐of‐concept multifunctional scavenger evaporator system (MSES) to achieve both solar‐driven complete desalination and organic degradation. The spherical porous lightweight polystyrene core, incorporated with a black surface functional layer ( g ‐C 3 N 4 @PANI), enables the hybrid micro‐evaporator to naturally float and thereby collectively self‐assemble under surface tension for interfacial evaporation, which achieves preeminent self‐cleaning for complete salt/solute separation and efficient organic photodegradation under rotation. Remarkably, the floating micro‐evaporator achieves a high solar‐vapor conversion efficiency of ≈90% with high interfacial energy localization and provides abundant active photocatalytic sites on the interface, which is further enhanced by interfacial photothermal cooperation. High photo‐driven degradation efficiencies of 99% for nonvolatile organic compounds (non‐VOC) bisphenol A and 95% for VOC phenol in wastewater are achieved. An outdoor comprehensive solar water treatment test toward organic‐containing high‐salinity sewage verifies the feasibility of MSES for sustainable freshwater harvesting (1.3 kg m −2 h −1 ), downstream salt recovery, and organic degradation. This strategy may inspire an integrated solution of water scarcity, clean energy, and environmental pollution toward carbon neutrality.
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