郑寿添/孙财团队在多酸光热转换取得新进展

近日，福州大学化学学院孙财、郑寿添课题组在光热转换领域发表研究性文章，相关成果以“Electrochemically Assembled π–π Stacking Organic Radical-Decatungstate With UV-SWIR Solar Absorption for Efficiency Solar-Thermal Conversion “为题发表在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition（doi.org/10.1002/anie.8502839 (DOI）。

全球淡水短缺问题日益严峻，传统海水淡化技术（如反渗透、蒸馏等）因高能耗和高成本在资源有限地区推广困难。太阳能驱动的界面光热蒸发因其低能耗、结构简单和成本低廉，成为极具潜力的替代方案。该技术的核心在于光热材料对太阳光的利用效率。地表太阳辐射光谱覆盖300–2500 nm，包含近紫外、可见光、近红外及短波红外（SWIR）四个波段。其中，SWIR波段虽占太阳总能量的10.3%，但是其光子能量能与材料低频振动模式匹配，有利于通过非辐射弛豫高效产热，但现有光热材料主要吸收前三个波段，对SWIR的利用严重不足。此外，多数材料还面临光吸收范围窄、光热转换效率较低的问题，制约了整体蒸发性能的提升。因此，开发能有效利用全光谱（尤其是SWIR波段）的高效光热材料，是提高界面光热蒸发效率的关键。

针对上述挑战，团队提出了一种多金属氧簇（POM）大阴离子稳定的自由基π-聚集体策略，通过温和可控的电氧化方法，成功构建了稳定的有机自由基–十钨酸盐杂化材料。该材料实现了95.85%的全光谱太阳吸收率和98.24%的光热转换效率。在二维太阳能蒸汽蒸发器中，其净蒸发速率达到1.40 kg·m^-2·h^-1，接近理论极限；进一步集成至三维蒸发器后，可实现无盐沉淀析出的长期稳定海水淡化。理论计算表明，连续而强烈的吸收范围源于有机自由基π-聚集体与无机多阴离子协同的分子间/分子内电荷转移跃迁。本工作将电化学自由基生成与多金属氧酸盐结构优势相结合，开发出低成本、高稳定、全光谱响应的光热材料，为高效可持续的太阳能驱动海水淡化开辟了新路径。

福州大学化学学院硕士生梅奥杰、李逸楹，博士生张潇月为论文共同第一作者，福州大学化学学院孙财副教授、郑寿添教授为论文共同通讯作者，福州大学为第一通讯单位。相关研究得到国家自然科学基金面上项目和福建省自然科学基金的资助。