导读

这项研究表明金属λ-Ti3O5粉末具有高太阳吸收率，并且通过将其集成到具有锥形空腔的三维多孔水凝胶基蒸发器中，可以实现高蒸发速率而无需盐沉淀。Ti-Ti二聚体和U型grOOVe结构在促进水分解和界面水蒸发方面起着重要作用。这项工作为实现经济有效的太阳能蒸汽发电提供了见解。

文本重点

图1.反射光谱和电子结构

图2. 2D-SSE系统及实验结果

图3. λ-Ti3O5(11O)表面辅助水的吸附和解离

图4. 3D太阳能蒸汽蒸发系统及实验结果

图5. 2D-和3D-SSE在1 太阳照射下的水蒸发速率与太阳能-蒸汽效率

总结

本研究证明金属λ-Ti3O5在太阳能吸收方面具有最高的平均吸收率，达到96.4%。通过将λ-Ti3O5粉末集成到具有锥形空腔的多孔PVA水凝胶基三维倾斜结构蒸发器中，实现了6.09 kg/m^2/h的高蒸发速率，而无需盐沉淀。这种突出表现可以归因于三个因素。首先，Ti-Ti二聚体在费米能级附近诱导出平带，导致高的能带密度，从而提高太阳能吸收率。此外，λ-Ti3O5具有较低的热导率，促进了有效的太阳能转换和高热局域化效果。其次，暴露在λ-Ti3O5表面的Ti-Ti二聚体和U型grOOVe结构对水的吸附和解离起着重要作用。特别是，亚稳态H3O*单元的频繁出现以及质子的快速转移有利于界面水的蒸发，以小团簇的形式存在。第三，引入锥形空腔可以提供更深入的太阳光进入，更好地平衡太阳能蒸发和供水之间的关系。因此，有效表面积用于太阳能吸收和水蒸发显著增加，并且可以防止盐沉淀问题的发生。