共轭聚合物基光热材料在太阳能界面蒸发水处理中的研究进展

郭季璞; 魏小龙; 王开; 王美艳; 闫斌; 李栩; 张喆; 吴瑶; 杨鸿辉

西安交通大学学报 ›› 2026, Vol. 60 ›› Issue (3) : 42 -54.

郭季璞, 魏小龙, 王开, 王美艳, 闫斌, 李栩, 张喆, 吴瑶, 杨鸿辉

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摘要

为解决传统光热材料在太阳能驱动界面蒸发（SDIE）中光吸收范围窄、稳定性不足、功能单一的问题，综述了共轭聚合物基光热材料（PTMs）的应用研究，利用PTMs的共轭π键所赋予的宽光谱吸收能力与优异的分子可设计性，通过分子设计与复合改性弥补无机材料的短板。系统阐述该类材料的光热转换机理、材料特性及主要优化路径，重点归纳对比聚苯胺（PANI）、聚吡咯（PPy）、聚多巴胺（PDA）、聚（3,4-乙烯二氧噻吩）(PEDOT)4类材料的光吸收率、蒸发速率、光热转换效率及抗盐、净化性能。研究结果表明：PANI基材料经酸掺杂和纳米复合后，其近红外吸收与功能化得到显著增强，蒸发速率最高可达2.99 kg·m^-2·h^-1;PPy基PTMs凭借全光谱吸收与多孔结构，蒸发速率可达3.32 kg·m^-2·h^-1;PDA基PTMs与余热耦合后，蒸发速率提升至8.73 kg·m^-2·h^-1;PEDOT基PTMs通过双网络设计，光吸收率达99.8%且稳定性优异。共轭聚合物基PTMs在SDIE中具备宽带吸收、可设计性强、环境友好等显著优势，未来需通过分子调控开发新型材料，优化输水/隔热层设计以减少热损失，推动多功能系统规模化应用，可为应对淡水危机与可持续发展提供技术支撑。