合肥机数科技有限公司与中国科学技术大学合作成功研发出高性能光热转换材料

记者从中国科学技术大学获悉，该校朱青副研究员与合肥机数科技合作，近期在基于氢原子掺杂驱动VO2多态连续相变调控的研究基础上，在半导体氧化物中实现了基于电子-质子共掺杂机理诱导的绝缘-金属相变过程。

淡水资源短缺不仅是一个重大的环境问题，也是一个突出的经济问题，这在边远欠发达国家和地区尤为突出。近年来，以光热转换材料为基础的太阳能驱动海水蒸发技术，因其能在较低的温度和压力条件下获得清洁水，远优于目前工业上广泛使用的热蒸馏和反渗透法，成为未来获取清洁水一个很有前途的趋势。

太阳能驱动的海水蒸发技术的核心是光热转换媒介，这要求材料在太阳光谱（波长300nm−2500nm）范围内具有足够高的吸收。一类光热材料是具有强局域表面等离子共振（LSPR）效应的贵金属纳米晶。除了价格高昂之外，这些纳米晶的高谐振频率使其LSPR只能在可见光或紫外波段工作，极大地限制了太阳能的利用效率。另一类重要的光热材料是半导体氧化物，它具有高丰度、稳定性好等优点。然而其本征较宽的禁带宽度，导致只能吸收利用紫外光；针对上述问题，传统的解决思路一般是通过半导体掺杂或者构建三维多级贵金属纳米结构来拓展吸光范围，通过增强内光线散射和折射等手段来改变光学特性，但这些都难以从根本上解决材料对太阳能利用率低下的难题。

结果表明，在室温下通过成本极低的湿法化学法制备的金属态氧化物，整合了传统贵金属和半导体的各自优势，对太阳能的利用率远超目前贵金属和非贵金属的同类光热材料，太阳光的吸收率可达95%以上，通过超快退激发过程，有效的将吸收的光能转化成热能。在1个太阳光强照射下，实现海水蒸发速率1.37 kg/h•m2，光热转换效率达到84.8%。所获得的蒸馏水质完全达到中国和世界卫生组织（WHO）规定的饮用水标准，大大提高了基于氧化物类光热转换材料实际应用的可能性，相关技术已经申请2项发明专利。