刘敬权教授团队研发3D双层聚合物泡沫在太阳能海水淡化领域取得重要进展

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 青岛大学材料科学与工程学院刘敬权教授团队在太阳能海水淡化领域取得重要进展。他们研发的大尺寸、低成本、耐用的3D双层聚合物泡沫及其在太阳能海水淡化中的应用，以“Scalable and robust bilayer polymer foams for highly efficient and stable solar desalination”为题发表在纳米能源领域著名期刊Nano Energy（DOI:10.1016/j.nanoen.2019.03.087）上，该杂志影响因子13.120，文章第一作者是青岛大学教师李晨蔚，通讯作者是李晨蔚和刘敬权教授。

  随着社会快速发展和人口增长，人类正面临着日益严重的水资源匮乏问题。丰富的太阳能资源使得太阳能蒸发水成为最有希望的海水淡化技术之一。与其他技术相比，太阳能蒸发水直接利用太阳能，具有环境友好、成本低等优势，是一种清洁、便携的水处理技术，成为人们追逐的热点。近年来，研究人员制备了多种太阳能蒸发材料，但是蒸发装置仍然具有制造过程复杂，蒸发效率较低，耐久性较差和不可重复使用等缺点。

  基于低成本商用泡沫，该团队制造了大尺寸、耐用的双层聚合物泡沫，用于高效太阳能海水淡化。利用双层结构，不同的功能被巧妙的分配到不同的层结构。顶部的聚吡咯层负责光吸收和水蒸发，底部的预压泡沫层负责水输送和减少热量耗散。在一个模拟太阳光下，该双层泡沫表现出高蒸发速率（1.574 kgm-2h-1）和优异的蒸发效率（90.4％）。双层泡沫在一系列严苛条件下（超声、高温、强酸、强碱和反复挤压）表现出优异的结构稳定性。该双层泡沫在长达30天的蒸发海水测试中可以保持其结构和蒸发性能稳定，显示出优异的防污性能和可重复使用性。该团队还展示了两种简单的蒸发设备原型，分别在陆地和水上收集淡水。低成本、大尺寸、耐用的太阳能海水淡化装置在自然阳光条件下高效、稳定地生产淡水，有望缓解水资源匮乏地区的淡水供应难题。

  另外，该团队近几年在功能化复合气凝胶领域取得一系列研究进展，其中部分研究成果发表在Carbon, 2019, 142, 13-19; Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1704674-1704682;J. Mater. Chem. A 2018,6, 16235-16245;J. Mater. Chem. A 2018, 6, 11966-11977; J. Power Sources, 2018, 378, 699-706;J. Mater. Chem. A 2017, 5, 18684-18690等杂志上。所研发成果可广泛应用于储能、催化、传感和海水淡化等诸多领域。

  论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.03.087

刘敬权教授于1989年在山东大学获得理学学士学位，并分别于1999年和2004年在澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）获得硕士和博士学位。2004至2005年在澳大利亚联邦科学与工业研究院（CSIRO）和悉尼科技大学（UTS）做博士后。2006年在UNSW做博士后。2007年在加州大学洛杉矶分校(UCLA)做博士后。2007至2010年在新南威尔士大学做校长特聘研究员。2010年4月回国担任青岛大学教授，同年被评为山东省泰山学者海外特聘专家。刘教授主要从事功能高分子的合成；石墨烯和碳纳米管等纳米材料的制备；有机和无机纳米杂化材料以及生物传感器的组装等。刘教授发表SCI论文100余篇，出版合著5部，论文被他引超过4000 多次，其中有些发表在一些比较著名的杂志，例如： Chem. Rev.、 Angew. Chem. In. Ed.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Func. Mater.、Chem. Commu.、J. Mater. Chem., Carbon, Macromolecules和Biomacromolecules等。申请发明专利9项.现主持国家自然科学基金等科研项目11项，其中包括3个产学研项目并与山东新华锦集团成立了石墨烯新技术新材料研发中心,致力于石墨烯的产业化和应用。合作成立了华高能源科技有限公司，从事单层石墨烯、多层石墨烯及其衍生产品生产和销售。2013年获得青岛市特聘专家突出贡献奖。2013 年入选青岛市第一批创新领军人才。