界面太阳能蒸发（InterfacialSolarSteamGeneration，ISSG）作为一种低成本、绿色高效的淡水生产方式，能够满足偏远和离网地区的淡水需求。石墨烯作为碳材料的一种，具有对太阳光宽带吸收、光热转换性能优良等优点。但是由于石墨烯的高度碳化，材料往往具有较差的亲水性和毛细性能，严重制约了其在界面蒸发领域的应用。
激光诱导石墨烯（Laser-InducedGraphene，LIG）作为一种高效、简单的石墨烯制备工艺，已经逐渐在界面蒸发领域展开应用。受到猪笼草表面分级孔洞结构的启发，本研究基于激光诱导石墨烯技术制备了一种具有分级孔洞的多孔石墨烯材料。通过连续型二氧化碳激光在旋涂NaOH溶液的聚酰亚胺薄膜上直写生成多孔石墨烯材料，在亲水基团和表面分层孔洞的作用下，材料的亲水性能和毛细性能大幅度提升。在1个太阳光照下，蒸发速率达到2.41kgm-2h-1，蒸发效率高达86.6%。此外，该材料还显示出优异的海水淡化能力和稳定性，在高浓度海水中能够保持稳定的蒸发性能，突显了其在ISSG系统中大规模应用的潜力。
相关工作以“EnhancingefficiencyofinterfacialsolarsteamgenerationwithbiomimetichierarchicalporousgrapheneactivatedbyNaOH”发表在国际期刊《Desalination》（中科院一区，JCRQ1，IF：8.9）上。中山大学先进制造学院余树东助理教授、吴嘉宁副教授为该论文共同通讯作者，余树东助理教授、硕士研究生魏于钧为该论文共同第一作者。
图文导读
图1.采用10.6微米CO2激光划刻法制备多孔石墨烯。(a)使用CO2激光在聚酰亚胺（PI）膜上直接书写生成LIG/NaOH的示意图。(b)激光诱导过程中PI膜的工艺参数。(c)激光扫描的显微图像，显示激光在PI膜上刻蚀出的沟槽结构。沟槽顶部的无定形碳在反复激光扫描下形成石墨烯。(d)通过激光划刻获得的石墨烯样品，在棕红色PI基底上可见黑色物质生成。(e-g)不同浓度NaOH溶液下不同尺度的扫描电子显微镜（SEM）图像：0M,5M,20M。(e)在0MNaOH下，没有活化效果，样品表面缺乏多孔结构。(f)在5MNaOH下，活化充分，石墨烯表面形成密集的多孔结构。(g)在20MNaOH下，发生过度活化，目标表面形成互连的空隙，有些多孔结构被破坏。
图2.不同浓度NaOH溶液处理的各种LIG样品的表征。(a)拉曼光谱，图中标出了D峰、G峰和2D峰。(b)从图(a)中的数据计算得到的ID/IG,I2D/IG,FWHM。(c)样品沿a轴的晶粒尺寸（La）。(d)不同浓度产品的XPS全谱图。(e)从图(d)中得到的各种样品的O/C比。(f)FTIR光谱。表征证实了5M的NaOH具有更强的将无定形碳转化为石墨烯的能力。
图3.仿生多孔LIG的吸光性能和润湿性。(a)LIG样品在太阳光谱中的吸光度，其中NaOH活化丰富了石墨烯的表面形貌，增强了其光吸收能力。(b)LIG样品的接触角，显示NaOH处理的LIG样品具有改进的亲水性，如接触角测量所示。(c)LIG样品随时间变化的毛细上升高度曲线。NaOH处理的LIG样品表现出增强的毛细上升性能。(d)LIG样品的吸水质量，其中LIG/NaOH-5表现最佳。
图4.LIG样品在1个太阳光照下的光热转换性能。(a)随时间变化的温度上升曲线。曲线显示所有LIG样品的温度上升速率显著，并在一分钟内达到稳定温度。(b)带有误差棒的平均稳态温度。LIG/NaOH样品的温度低于未处理样品。(c)样品表面中心线沿线的稳态温度分布。(d)不同时间（0秒，10秒，5分钟，10分钟）的LIG（上）和LIG/NaOH-5（下）的红外图像。
图5.LIG样品在一个太阳光照强度下具有优良的蒸发和海水淡化性能。(a)基于LIG/NaOH样品的太阳能界面蒸发装置的示意图。(b)不同LIG样品随时间变化的水质量变化。(c)一个太阳光照强度下的蒸发效率。(d)不同浓度NaCl溶液中溶液质量随时间变化。(e)海水淡化后纯净水的阳离子浓度。(f)实地八小时蒸发测试中的水质量变化和太阳照射量。
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