界面太阳能蒸发能够以环保、高效的方式生产清洁水。采用石墨烯作为光热转换材料的蒸发器是界面蒸发器领域的一个优秀范例。然而，现有的石墨烯材料表现出一定程度的疏水性，并且与复杂的制造工艺有关。因此，本研究提出了一种含有 CuO 的亲水复合石墨烯基材料，它是通过直接在涂有 CuCl₂ 的聚酰亚胺薄膜上进行激光诱导石墨烯合成的简单方法制成的。由于增强的亲水性和分层结构形态赋予了石墨烯快速的毛细管性能，组装后的激光诱导石墨烯蒸发器在太阳光照射下的蒸发率达到 2.54 kg m^-2 h^-1，蒸发效率高达 91.1%，同时还表现出卓越的海水淡化能力。制备的石墨烯基蒸发器在海水淡化和废水处理应用方面具有巨大潜力，为解决偏远地区的清洁水挑战提供了有效的解决方案。
 
Fig1 . 激光诱导石墨烯/氧化铜复合材料的制作过程和样品的扫描电子显微镜 (SEM) 图像。 a) 使用连续波 CO₂ 激光在涂有不同浓度 CuCl₂ 溶液的 PI 薄膜上制作激光诱导石墨烯/氧化铜复合材料的过程。首先，PI 薄膜经过等离子体处理。然后，通过旋涂将不同浓度的 CuCl₂ 溶液涂在 PI 薄膜上。然后在热板上对 PI 薄膜进行热干燥。b-g）用（b-d）0 g L-1（表示为 LIG）、（e-g）200 g L^-1 CuCl₂ 溶液（表示为 LIG/CuO-200）处理的激光诱导多孔 LIG/CuO 复合材料的 SEM 图像。请注意，所有的 SEM 图像都是在激光划线后拍摄的。LIG 和 LIG/CuO-200 样品都显示出层次分明的多孔形态，而 LIG/CuO-200 样品则装饰有大量的 CuO 纳米颗粒，LIG 样品的表面缺少这些颗粒（见 (d) 和 (g) 图像）。
 
Fig 2. a) 拉曼光谱；b) 根据拉曼光谱数据计算出的 I_D/I_G、I_2D/I_G 和 FWHM；c) 沿 a 轴的晶体尺寸；d) X 射线光电子能谱 (XPS) 测试结果的调查光谱；e) LIG/CuO-200 的 Cu 2p XPS 光谱；f) LIG 和多孔 LIG/CuO 复合材料的傅立叶变换红外光谱仪 (FTIR)。
 
Fig 3. a) LIG 和多孔 LIG/CuO 复合材料的吸光率。与纯 LIG 相比，多孔 LIG/CuO 复合材料的吸光率得到了适度改善。c) 毛细管高度和 d) LIG 和多孔 LIG/CuO 复合材料的吸水性能。LIG 的内部多孔结构和石墨烯表面的 CuO 微簇提高了材料的水传输性能。
 
Fig 4. 多孔 LIG/CuO 复合材料的光热转换性能。 a) 在太阳光照射下，表面温度随照射时间的增加而变化。表面温度在 5 分钟内趋于稳定。 b) 多孔 LIG/CuO 复合材料的温度统计（5-10 分钟内的数据用于计算）。由于毛细作用，蒸发表面两侧的温度低于中间的温度。 d) LIG 和 LIG/CuO-200 分别在 0 秒、10 秒、30 秒和 10 分钟辐照时间下的红外图像。
 
Fig 5. 基于多孔 LIG/CuO 复合材料的 ISSG 的蒸发和海水淡化性能。 a) 阳光照射 1 小时后 LIG 和多孔 LIG/CuO 复合材料的质量变化。蒸发区面积为 4 平方厘米，位于东经 113.9 度、北纬 22.8 度，没有任何障碍物。 f) 海水淡化前后实际海水中 Na⁺、Mg²⁺、K⁺ 和 Ca²⁺ 离子的浓度。

        相关研究工作由中山大学Shudong Yu课题组于2024年在线发表在《AFM》期刊上，Laser-Induced Porous Graphene/CuO Composite for Efficient Interfacial Solar Steam Generation，原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202401149
 
转自《石墨烯研究》公众号