本期分享发表在Journal of Alloys and Compounds杂志上题目为“Structural solar interface evaporator with durable hydrophilicity and anti-biological fouling functions”的研究文章。

Part 1 文章简介

钛合金（TC4）太阳能界面蒸发器的开放式凹槽SWSA（超吸水和超吸光）结构可改善污水净化中的堵塞问题，但其仍存在疏松的微纳表面吸收含碳气体导致亲水性不持久以及钛合金的生物相容性导致的生物钙化等挑战。在SWSA上设计并制备了TiO2（Ag/Cu）薄膜，在保持微结构不变的情况下封装疏松的纳米结构，形成一层致密的连续层，具有表面持久亲水性和抗生物污染性。结果表明，薄膜密封蒸发器的持久亲水性在强制终止测试前可延长至150天，增加了至少6.25倍。XPS结果证明了致密层的封装作用在于减少含碳气体的表面吸附。 TiO2(Ag/Cu)薄膜利用Ag和Cu的抗菌性能以及TiO2的光催化作用，使其具有抗生物污染和有机物分解能力。TiO2(Ag/Cu)-SWSA TC4界面蒸发器的结构表现出合理的蒸发速率1.54L×h−1×m−2、持久的亲水性和优异的抗生物污染性能，有望用于净化污染水体。

‍ Part 2 主要图表

图1是结构设计与实验图：（a）结构设计、（b）飞秒激光加工示意图、（c）磁控溅射示意图、（d）生物污染测试、（e）室外蒸发单元、（f）模拟阳光蒸发单元。

图2是(a) SWSA 结构 TC4 的横截面、(b) 表面和 (c) 放大表面 SEM 图像。(d) SWSA 结构 TC4 上的 TiO2、(e) TiO2 (1 at% Ag) 和 (f) TiO2 (1 at% Cu) 的 SEM 和 FIB-SEM 形貌，(g) SWSA 结构 TC4 上 FIB 切割 TiO2 的 TEM 图像。(h) Ti 和 (i) O 映射。

图3是相和键合结构：(a) XRD 图案（TiO2 的 PDF 卡号：金红石 (00–034–0180)；锐钛矿 (01–073–1764)）。(b) 金红石和 (c) 锐钛矿相的 TEM 图像。TiO2 薄膜的 SAED 图案，(d) XPS 全光谱，(e) TiO2、TiO2 (1% Ag) 和 TiO2 (1% Cu) 薄膜的 XPS Ag 3d、Cu 2p、Ti 2p、O 1 s 光谱。

图4是纹理 TC4、TiO2、TiO2（1 at% Ag）和 TiO2（1 at% Cu）层状 SWSA 结构 TC4 的接触润湿角与在空气中的暴露时间之间的关系。 (a) 截至第 150 天的水润湿角变化，(b) C 1 s XPS 轮廓，和 (c) 新鲜样品和 150 天后样品表面的碳含量。

图5是生物污垢样品的 SEM 图像：(a) TC4 合金、(b) TiO2、(c) TiO2 (1 at% Ag)、(d) TiO2 (1 at% Cu)、(e) TC4、(f) TiO2–SWSA 结构 TC4、(g) TiO2 (1 at% Ag)–SWSA 结构 TC4 和 (h) TiO2 (1 at% Cu)–SWSA 结构 TC4。

图6是装置蒸发速率。 （a）SWSA结构TC4和TiO2-SWSA结构TC4蒸发器中纯水的蒸发速率和液位下降曲线。 （b）储存150天后的蒸发器的反射率和水润湿角。

图7是室外污水净化效果：(a)15 mg×L-1甲基橙溶液、(b)15 mg×L-1亚甲蓝溶液、(c)天然海水蒸发前后的吸收谱线。光催化测试：(d)薄膜和(e)薄膜层织构TC4在模拟太阳光下0.3 V的光响应电流。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.180009

引用：Su, Zhiwei, et al. "Structural Solar Interface Evaporator with Durable Hydrophilicity and Anti-biological Fouling Functions." Journal of Alloys and Compounds (2025): 180009.

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