人口的增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步對(duì)水的需求日益增長(zhǎng)，而水資源的供需失衡為人類社會(huì)帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。然而，由于地球上的水分布很不均勻，大部分需要天然水源或水運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施的水凈化技術(shù)限制了它們?cè)诟珊岛蛢?nèi)陸地區(qū)的應(yīng)用。從水體中蒸發(fā)的水蒸汽能夠通過(guò)大氣的環(huán)流在全球內(nèi)廣泛傳播，因此，大氣集水（AWH）是一種在空間或時(shí)間上都不受限制的、具有前途的技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)去中心化的淡水生產(chǎn)，不受限于地理、天氣和基礎(chǔ)設(shè)施等因素。
近日，美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的余桂華教授團(tuán)隊(duì)受邀撰寫了最新綜述文章，總結(jié)了AWH 吸附劑設(shè)計(jì)和研究的最新進(jìn)展，并闡明了控制水蒸汽捕獲和釋放過(guò)程的結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-性能關(guān)系。作者總結(jié)了每種吸附劑的特點(diǎn)和局限性，包括傳統(tǒng)的商用吸附劑，以及新興的基于金屬有機(jī)骨架（MOF）、鹽復(fù)合物以及高分子水凝膠的吸附劑材料，重點(diǎn)概述了設(shè)計(jì)高性能吸附劑的關(guān)鍵因素，以闡明優(yōu)化的工作環(huán)境和模式。作者強(qiáng)調(diào)了控制吸水和放水行為的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的重要關(guān)系，并總結(jié)了包括結(jié)構(gòu)調(diào)控、功能成分等的材料設(shè)計(jì)要點(diǎn)。同時(shí)，作者概述了吸附劑在水生產(chǎn)實(shí)際水生產(chǎn)中器件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并討論了吸附劑的應(yīng)用拓展，包括除濕、熱管理和農(nóng)業(yè)灌溉。
最后，作者從基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，展望了實(shí)現(xiàn)下一代吸附劑所面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。該綜述認(rèn)為，在材料設(shè)計(jì)方面，表征技術(shù)和計(jì)算模擬的采用將有助于揭示結(jié)構(gòu)-性質(zhì)的關(guān)系，以加深對(duì)水-吸附劑相互作用的理解，和對(duì)材料設(shè)計(jì)帶來(lái)更多啟發(fā)。在性能測(cè)試方面，標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試參數(shù)對(duì)于全面評(píng)估材料的AWH性能是必不可少的。在應(yīng)用方面，AWH器件的設(shè)計(jì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)最大化內(nèi)部能量利用，并且實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)；吸附劑在跨領(lǐng)域的應(yīng)用的探索應(yīng)被積極鼓勵(lì)，例如與熱管理、農(nóng)業(yè)灌溉、濕氣發(fā)電等特性結(jié)合，以期激發(fā)更加激動(dòng)人心的研究。 論文信息 Sorbents for Atmospheric Water Harvesting: from Design Principles to Applications Wen Shi, Weixin Guan, Chuxin Lei, and Guihua Yu 文章的共同第一作者是美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的博士研究生施雯、關(guān)煒馨和雷楚昕。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202211267
