可增强太阳能蒸发器效能的纤维素基材料研究进展

胡娜 徐永建 任光荣 王建

摘要：淡水资源紧缺是人类面临的最严峻的问题之一，利用太阳能蒸发器获取淡水被认为是缓解水资源紧缺的有效手段。纤维素基材料具有良好的生物相容性、可再生性和可持续性，可发展其在太阳能蒸发器领域的应用。本文主要介绍了近几年纤维素基气凝胶、纤维素纸和原生态植物作为太阳能蒸发器基材的研究进展，并对其应用前景进行了讨论。

关键词：太阳能蒸发器;纤维素;气凝胶;原生态植物

中图分类号：TS71   文献标识码：A    DOI：10.11980/j. issn.0254-508X.2021.12.015

Advanced Research Progress in Cellulose-based Materials Enhancing the Efficiency of Solar Steam Generation

HU Na1   XU Yongjian1，*   REN Guangrong2   WANG Jian1

（1. College ofBioresources Chemical and Materials Engineering，Shaanxi Province Key Lab ofPapermaking Technology and Specialty PaperDevelopment，National Demonstration Centerfor Experimental Light Chemistry Engineering Education，Key Lab ofPaper Based FunvtionalMaterials of China National Light Industry，Shaanxi University of Science & Technology，Xian，Shaanxi Province，710021;2. Dongguan Jintian Paper Co.，Ltd.，Dongguan，Guangdong Province，523052）

（*E-mail ：xuyongjian@sust. edu. cn）

Abstract： Fresh water scarcity is one of the most threatening issues for sustainable development . Solar steam generation，which harnesses the abundant sunlight，has been recognized as a sustainable approach to harvest fresh water . Cellulose-based materials，owing to their bio? compatibility，renewability and sustainability，are highly attractive for realizing solar steam generators . Research progress of cellulose-based aerogels，paper and native plants as substrates for solar evaporators is reviewed，and the development prospect is also discussed .

Key words ：solar steam generation;cellulose;aerogel;native plants

近年来，淡水资源紧缺已经成为人类面临的最严重的危机之一，海水淡化技术被认为是缓解淡水资源紧缺的有效手段[1-3]。太阳能海水淡化技术可以利用绿色清洁、丰富可持续的太阳能获得淡水，太阳能蒸发器是能够实现利用太阳能分离水和杂质一种装置，是目前的研究热点[4-7]。纤维素是最丰富的天然高分子化合物，主要来源于陆生植物，还有一些来源于海洋生物和细菌菌落等，是一种取之不尽、用之不竭的可再生资源[8-10]。纤维素具有良好的亲水性和极低的热导率，作为太阳能蒸发器基材的纤维素基材料可为水的运输提供足够的亲水性和通道，同时具有显著的隔热作用，使太阳能转化的热能集中在蒸发面，有利于水的蒸发。因此这类材料在太阳能蒸发器领域得到了广泛应用[7， 11-13]。以纤维素为原材料，制备具有纳米/微孔结构材料，进一步改善提高水运输能力，并且多孔结构内部孔隙可以增加光反射和散射从而增强光热转化材料的光吸收性能[14-15]。此外，某些天然纤维素本身具有连接的多孔结构，可以提供良好的水运输，使其成为太阳能蒸发器的有效支撑基质[16-17]。综上所述，纤维素材料的这些物理化学性质和结构特征，使其成为太阳能蒸发器水运输基质的理想选择。本文综述了纤维素气凝胶、纤维素纸（膜）、原生态植物等在太阳能蒸发器领域的应用和研究进展。

1太阳能蒸发器

太阳能蒸发器主要依靠新型的光热转化材料和结构设计来实现较高的光热转化效率，如图1所示，主要存在以下3种途径[6]：①太阳能吸收体在体相水底部，通过吸收太阳能并将太阳能转化为热能来加热体相水（即整体水），从而使水蒸发[18];②太阳能吸收体分散在体相水中，将入射的太阳光转化成热能，加热体相水[19];③太阳能吸收体在汽-热加热界面的水蒸发，在汽-热界面处用于加热蒸发水（即输送至蒸发层的体相水）[20]。

界面加热的太阳能蒸发器具有加热成本低、设计简单、响应速度快、效率高等特点，主要通过太阳能吸收体将太阳能转化为热能;同时，通过水通道到达吸收体表面的蒸发水吸收热量产生水蒸气[21-22]。太阳能吸收和蒸汽产生都局限在汽-液界面，可以减少热量向体相水传导，避免热损失;且太阳能吸收体的温度较低，可以减少吸收体表面的热辐射和热对流损失。界面太阳能蒸发器蒸发效率的主要影响因素包括宽频率的光吸收、热管理、水运输和水蒸发等[23-25]。光吸收体为界面太阳能蒸发器提供源源不断的热量，是其核心部件;降低材料的热导率对材料表面的热辐射和热对流等进行热管理，自身通道或者复合外部材料通道的毛细管作用将体相水连续不断的运输到气液界面，实现水运输和水蒸发。近年来学者们聚焦新型光热转化材料的开发以及光热转化结构调控研究，实现了宽频的光吸收、高效的光热转化和良好的润湿性能等目的，促进了界面太阳能蒸发器的良好发展前景。界面太阳能蒸发器的蒸发效率已高达90%左右[26-28]。

2纤维素基材料在太阳能蒸发器中的应用

2.1纤维素基气凝胶

气凝胶具有结构多孔、导热系数低、比表面积高、密度低以及亲水性易调节等特点，这引起了研究者的极大关注[29-30];纤维素气凝胶是一种具有广泛应用前景的太阳能蒸发器材料。目前制备纤维素气凝胶的主要有细菌纤维素和纤维素纳米纤维。

2.1.1细菌纤维素

细菌纤维素（ BC）具有力学性能好、比表面积大、孔隙率高等优点，且 BC 的合成过程具有可调控性，光热转化材料可以在细菌原位生长过程中和 BC形成物理交联，因此，BC作为太阳能蒸发器的基质已被广泛研究[31-33]。

Jiang 等人[32]通过在 BC合成过程中加入氧化石墨烯（ rGO）薄片实现原位生长制得双层复合生物质膜，用于太阳能蒸发器，如图2（a）所示。双层复合生物质膜具有良好的结构稳定性，优异的光吸收能力和水运输能力，可以实现高效的光热转化和水蒸发。同时，  BC 还可以负载氧化石墨烯（ GO）、多巴胺（ PDA）、 MoS2、碳纳米管（ CNTs）等光热转化材料。 Jiang 等人[33]通过在 BC水凝胶生成过程中加入多巴胺（ PDA）颗粒制备了双层 BC/PDA 太阳能蒸发器，见图2（b）。双层 BC/PDA 气凝胶具有良好的光吸收、光热转化、热隔离和水运输性能，在1个太阳光照强度下蒸发效率可达78%。

Guan 等人[34]开发了一种基于 BC 纳米复合材料的高效仿生多层结构太阳能蒸汽发生器（ HSSG）。如图2（c）所示，HSSG 的分层结构包含3个具有不同功能的连续层，包括光吸收层（ CNTs 与 BC 复合层）、隔热层（玻璃微珠与 BC 复合层）以及支撑输水层（木质基材层）。在 HSSG仿生结构设计和纳米网络中，BC 水凝胶的三维纤维素纳米纤维网络显著降低了蒸发能耗并加速汽化，在1个太阳光照强度下，蒸发速率和效率分别可达2.9 kg/（m2·h）和80%。

BC气凝胶可以通过简单的生物合成获得，而且光热材料可以通过原位生长稳定的负载在 BC上，使其具有良好的光热效应。因此，BC作为太阳能蒸发器的基质具有良好的应用前景。

2.1.2纤维素纳米纤丝

纤维素纳米纤丝（ CNF）具有长径比高、比表面积大、密度低、可生物降解和易于功能化等特点， CNF 气凝胶在太阳能蒸发器领域的应用受到学者们的广泛关注[35-37]。

2017年首次报道了 CNF 在太阳能蒸发器领域的应用，Jiang 等人[38]在 CNF 气凝胶上沉积 CNTs 后得到双层 CNF/CNTs 基太阳能蒸发器，如图2（d）所示。该双层太阳能蒸发器的密度低，仅0.0096 g/cm3，可以漂浮在水-空气界面处实现界面太阳能水蒸发;CNTs 光吸收层的光吸收率达97.5%;高孔隙结构的 CNF 气凝胶导热系数仅为0.06 W/（m ·K ），可以减少向体相水传递的热量，避免热损失。在1个太阳光照强度下，  CNF/CNTs 基太阳能蒸发器的蒸发效率达到76.3%。

Hu 等人[39]将六甲基二硅烷改性的 SiO2疏水涂层喷涂在定向冷冻的亲水性 CNF/CNT 杂化气凝胶表面，得到了具有一面疏水一面亲水的 Janus 太阳能蒸发器，如图2（e）所示。Janus 结构的不对称润湿性实现了太阳能蒸发器在水面的自漂浮，疏水层保证了良好的热隔离性能，亲水层保证了快速连续的水供应。定向冷冻冰模板法制备的气凝胶内部具有低曲折度的孔隙结构，使 Janus 太阳能蒸发器在运行过程中可以将盐粒子迅速排出，避免盐结晶问题，保证太阳能蒸发器的长期稳定运行。在高浓度盐水（质量分数12%）中， Janus 太阳能蒸发器也具备优异的排盐能力和长期稳定性，适用于高盐废水的处理。

纤维素气凝胶的低密度、高亲水性、易于功能化且结构可控等特点，为太阳能蒸发器提供了新的设计思路。

2.2  纤维素纸（膜）

纤维素纸具有微孔结构、亲水性、机械强度高、柔韧性好、导热系数低、价格低等优点，可以作为太阳能蒸发器的基材[40-42]。纤维素纸主要作为光吸收层或者水运输通道来提高太阳能蒸发器的能效。

2.2.1  纸（膜）基光吸收层

纸可以通过简单的碳化形成碳化膜用于太阳能蒸发器。Lin 等人[43]将商品化的纤维素纤维无尘纸、纤维素纸、纤维素纤维无尘布等商用纤维产品进行碳化后得到碳化膜（ CM ）太阳能蒸发器，具有良好的光吸收性能、隔熱性能和多孔结构。尤其碳化纤维素纸（ CCP ）表现出了最佳的性能，具有光吸收率高（92.2%）、导热系数低（0.031 W/（m ·K ））和水分输送快等的特点，在1个太阳光照强度下，水蒸发速率和效率分别为0.959 kg/（m2·h）和65.8% （见表1）。 Chen 等人[44]将碳化面巾纸用于太阳能蒸发器（见表1），碳化面巾纸具有复杂的三维结构和超亲水性，并可以在水面上自漂浮，实现界面太阳能水蒸发。碳化面巾纸具有良好的稳定性，在3个太阳光照强度下可实现95%的能量转化效率。

除了进行碳化，纸还可以作为支撑层来负载光热转化材料，如金纳米颗粒、氧化石墨烯、炭黑、碳粒子、聚吡咯等，实现高效太阳能水蒸发。Liu 等人[45]以纤维素纤维无尘纸作为金纳米粒子（ AuNP ）薄膜的支撑层，合成了无尘纸基 AuNP 薄膜（ PGF ）作为太阳能蒸发器。空气纸表面的粗糙结构可以多次散射太阳光保证高效光吸收;纸的多孔结构和高比表面积可以保证充足迅速的水供应和水蒸发面积;纸的低导热系数可以限制热扩散、减少热损失。因此，在1个太阳光照强度下，  PGF 的蒸发效率可达77.8%（4.5 kW/m2），远高于纯 AuNP 膜。Liu 等人[46]将碳黑涂层纸（ CP ）附着在聚苯乙烯泡沫（ EPS ）上制备了 CP-foam 太阳能蒸发器。CP 优异的光吸收性能和水运输能力，以及 EPS 良好的热隔离性能使得 CP-foam 在1个太阳光照强度下可以实现88%的能量转化效率（见表1）。Seunghyun等人[47]利用纸张的柔韧性和可折叠性开发了一种可展开的、Miura-ori的折纸结构的3D 太阳能蒸发器，能够有效地恢复辐射和对流的热量损失，并通过周期性的凹面模式捕获太阳能。3D 折纸可以进行大量的折叠和展开循环，且不影响太阳能蒸发效率，经过高度折叠后的3D 太阳能蒸发器，在1个太阳光照强度下产生了接近100%的能量转化效率（见表1）。

碳化纸（膜）的低成本、可回收性和高效蒸发等性能;纸（膜）作为光热转化材料的支撑层，具有可重复使用、长期稳定性、便于携带、可折叠等优点。这些优点使其在太阳能蒸发器领域具有良好的应用前景。

2.2.2  纸（膜）基水通道

纤维素纸的亲水性可以提供毛细管力将水供应给吸收体，可以保证有效的水运输，确保充足的水分蒸发[48];PS 泡沫的低热导率则可以避免吸收体的热量向体相水扩散。Li 等人[49-50]制备了光吸收率高达94%的 GO 薄膜，并且将 GO 薄膜、纸以及 PS 泡沫作为元素设计了2D 水通道结构太阳能蒸发器和3D 空心锥形结构太阳能蒸发器。从结构角度讲，2D 结构太阳能蒸发器是将亲水的纤维素纸包裹在 PS 泡沫表面，GO 薄膜作为光吸收体铺在水通道上实现高效水蒸发;3D 结构蒸发器则是以商业棉棒作为供水通道插入到聚苯乙烯泡沫中，棉棒两端分别连接水体和内壁贴有亲水纤维素纸的空心锥形 GO 薄膜，通过棉棒和纤维素纸的共同作用保证充足的水供应实现高效水蒸发。这两种结构的太阳能蒸发器解决了水运输和热损耗的问题，实现了高效供水，避免了热损失。与2D 结构太阳能蒸发器相比，3D 结构太阳能蒸发器可以进一步减少吸收体对环境的热辐射和热对流。前者在1个太阳光照强度下，能量转化效率可达80%;后者在1个太阳光照强度下，可实现85%的能量转化效率（见表1）。

除了纤维素纸，无尘纸也被用做有效的水通道。 Gong 等人[51-52]将无尘纸分别和煅烧后的三聚氰胺海绵（ AMS ）、球磨石墨（ BG ）和废纸纤维素纤维（ WCF ）复合气凝胶（ BGCAs ）相结合，设计了高效太阳能蒸发器。以无尘纸作为水通道，避免了 AMS 和 BGGAs 与体相水直接接触，有效减少了热损失。在1个太阳光照强度下，  AMS 和 BGGAs 分别实现了高达1.98 kg/（m2·h）和1.61 kg/（m2·h）的水蒸发速率，且光热转化效率都在90%以上（见表1）。

纸（膜）作为太阳能蒸发器的水通道，可以保证充足的水供应和良好的热管理，实现高效太阳能水蒸发，为太阳能蒸发器的设计提供新的视角。

2.3  原生态植物

天然植物具有良好的亲水性和隔热性能，有助于太阳能蒸发器的水运输和热隔离，对天然植物进行改性，可实现集光吸收、热隔离和水运输为一体的高效太阳能水蒸发[53]。目前，已经有大量研究报道了天然植物在太阳能蒸发器方面的应用。

2.3.1  天然木材

树木依靠内部介孔结构进行蒸腾作用，从土壤中吸收水分，并将水分从底部向顶部运输蒸发释放到大气中，可以看出，树木具有良好的水运输能力[7， 54]。同时，木材还具备良好的可加工性和可生物降解性，因此，经常被用作太阳能蒸发器的基材。

Zhu 等人[55]受树木蒸腾作用的启发，将天然木材沿着管腔方向切割后，对顶部进行可控碳化，创造了独特的双层结构，实现了高效水蒸发。如图3（a）所示，上层结构用于光吸收（≈99%），下层结构则是天然的水运输通道，且木材的导热率低可以避免热损失。在10 kW/m2的太阳光照强度下，实现了87%的能量转化效率。除了对木材进行碳化处理，也有研究通过表面涂层工艺来实现更高的蒸发效率，如将碳纳米管、聚多巴胺、石墨、金属纳米粒子等光吸收材料涂覆在木材表面。如图3（b）所示，Wu 等人[56]在木材表面沉积聚多巴胺（ PDA ），开发了基于木材-聚多巴胺（wood-PDA ）的太阳能蒸发器。PDA 具有良好的亲水性和光吸收性能，而导热率低的木材阻止了热损失，实现了木材表面的热管理。同时，低密度的木材可以在水面上自漂浮，通过毛细作用将水运输到界面并将水层暴露在空气中，实现迅速加热和蒸发。因此， wood-PDA 材料在阳光照射5 s 后就可以产生蒸汽，在1个太阳光照强度下，可实现87%的蒸发效率。

基于木材优异的可加工性能，Kuang等人[57]通过对天然木材进行合理的设计人工孔道阵列，制备出具有优异的防阻塞性能的自清洁太阳能蒸发器，见图3（c）。在水蒸发时，人工孔道和天然木材孔道之间盐的浓度差可以促使通道间自发的盐交换，实现蒸发器的实时自再生。这种太阳能蒸发器置于高浓度盐溶液（质量分数20% NaCl）中，在 1个太阳光照射下，100 h 連续太阳能水蒸发实验表明其具有优异的防污性能和高效稳定的蒸汽转化性能（75%）。 Chao 等人[58]利用表面修饰光热涂层的天然木材气凝胶设计了一种“非直接接触式”的悬挂式太阳能海水蒸发器，见图3（d）。将可弯折的木材气凝胶作为“连接桥”式的结构，悬挂在海水水槽之间，避免了直接接触造成的热损失。“连接桥”式的太阳能蒸发器在1个太阳光强度下实现了1.351 kg/（m2·h）的蒸发速率和90.89%的蒸发效率，远高于传统的“紧密接触”式太阳能蒸发器。

天然木材良好的亲水性、低的热导率、可加工性等优势，为廉价、防阻塞、可规模化的太阳能蒸发器提供了设计思路，有望实现大规模应用。

2.3.2  农业废弃物

农业废弃物是重要的生物质资源和可再生资源，对农业废弃物进行高值化利用一直是研究热点。目前，农业废弃物在太阳能蒸发器领域也有大量研究报道。

玉米秸秆是一种低成本的农业废弃物，具有孔隙丰富、密度低等特点，其内部具有复杂的多孔结构，可以在高效输水的同时保持良好的隔热。Zhang 等人[59]对玉米秸秆进行表面碳化处理后制备了一种生物质蒸发体（见图3（d）），其光吸收率达到了91%;导热系数仅为0.042 W/（m ·K ），隔热性能与聚合物泡沫等商用隔热材料相当。因此，在 1个太阳光照强度下，玉米秸秆蒸发器的蒸汽转化率达到了86%，高于大部分已报道的生物质蒸发器。水稻秸秆内部有独特的毛细内腔和微纳结构。Fang 等人[53]受此启发，将水稻的叶片碳化后与细菌纤维素复合制成一张高稳定性、高机械强度的多孔光热蒸发膜，其光吸收率达到89.4%;水稻秸秆则直接作为水通道和支撑体，组装为1个全生物质界面太阳能蒸发器，如图3（e）所示。在1个太阳光照强度下，水蒸发量和光热转化效率分别为1.27 kg/（m2·h）和75.8%。

农业废弃物具有低成本、可生物降解和可再生等特点，将农业废弃物用于太阳能蒸发器，不仅可以实现其高值化利用，而且为低成本、可生物降解和可规模化的太阳能蒸发器提供了新思路。

2.3.3  其他原生态植物

除了上述原生态植物，还有农业废弃物柚子皮[60]、可食用生物體香菇[61]、萝卜[62]、土豆[63]、莲蓬[64]等也可作为太阳能蒸发器的基材，这些原材料大都经过碳化后实现高效的太阳光吸收，且内部具有多孔结构可保证快速的水运输，实现高效太阳能水蒸发。

3 结语与展望

由于来源广、成本低、绿色可持续和优异的物理化学性能，纤维素在许多领域得到了广泛的应用。快速的水运输、优异的热管理、与光热材料易于复合、生物相容性和可再生等性能使纤维素基材料在太阳能蒸发器领域具有可观的应用潜力。但在实际应用过程中，仍有一些突出的问题需要解决，如气凝胶制备过程中涉及冷冻干燥等技术，其成本高，且难以规模化应用;纤维素具有可降解性，可能会导致纤维素基太阳能蒸发器的劣化，影响其使用稳定性;纤维素基太阳能蒸发器在使用过程中的防污性能也需要进一步研究，以克服盐结晶导致的太阳能蒸发器蒸发效率降低的瓶颈。因此，需要继续探索和优化太阳能蒸发器的性能、结构和系统设计，以期实现规模化应用。

参考文献

[1]  Service  R  F. Desalination  Freshens  Up [J]. Science ，2006，313（5790）：1088-1090.

[2]  Elimelech  M，Phillip W  A. The  Future  of Seawater  Desalination：Energy，Technology，and the Environment[J]. Science，2011，333（6043）：712-717.

[3]  Shannon  M  A ， Bonn  P  W ， Elimelech  M ， et  al. Science  andtechnology for water purification in the coming decades[J]. Nature，2008，452（7185）：301-310.

[4]  Sharon H，Reddy K S. A review of solar energy driven desalinationtechnologies [J].  Renewable  and  Sustainable  Energy  Reviews，2015，41：1080-1118.

[5]  Xiao  G，Wang X，Ni  M，et al. A review on  solar stills for brinedesalination[J]. Applied Energy，2013，103（1）：642-652.

[6]  Tao P，Ni G，Song C，et al. Solar-driven interfacial evaporation[J].Nature Energy，2018，3：1031-1041.

[7]  Cao S S，Jiang Q S，Wu X H，et al. Advances in solar evaporatormaterials for freshwater generation[J]. Journal of Materials Chemistry A，2019，7：24092-24123.

[8]  Klemm  D ，Heublein  B ，Fink  H  P ，et  al. Cellulose ：fascinatingbiopolymer  and  sustainable  raw  material [J]. Angew. Chem. Int. Ed.，2005，44（22）：3358-3393.

[9]  Li  D ，Feng  N ，Liu  S ，et  al. Review  on  Cellulose  NanocrystalAssembly  for  Optical  Applications [J]. Paper  and  Biomaterials，2019，4（2）：54-62.

[10]  Guo  Z ， Ma  T ， Fu  S. Preparation  of  Photo-thermal  CelluloseNanocrystal-based Hydrogel[J]. Paper and Biomaterials，2019，4（2）：32-39.

[11]  Esmail A Z R，Ramzi K，Nahla E W，et al. Current State and NewTrends  in  the  Use  of  Cellulose  Nanomaterials  for  WastewaterTreatment [J]. Biomacromolecules，2018，20（2）：573-597.

[12]  Jiang  Q ，Derami  H  G ，Ghim  D ， et  al. Polydopamine-filledbacterial nanocellulose as a biodegradable interfacial photothermal evaporator for highly efficient solar steam generation[J]. Journal of Materials Chemistry A，2017，5：18397-18402.

[13]  Jiang F，Li T，Li Y，et al. Wood-Based Nanotechnologies towardSustainability[J]. Advanced Materials，DOI：10.1002/adma.201703453.

[14]  Jiang F，Liu H，Li Y，et al. Lightweight，Mesoporous，and HighlyAbsorptive  All-Nanofiber  Aerogel  for  Efficient  Solar  Steam Generation [J]. ACS Appl. Mater. Interfaces，2018，10（1）：1104-1112.

[15]  Yin  X ，Zhang  Y ，Guo  Q ，et  al. Macroporous  Double-networkHydrogel for High-Efficiency Solar Steam Generation Under 1 sun Illumination[J]. ACS  Applied  Materials & Interfaces ，2018，10（13）：10998-11007.

[16]  Liu  K  K，Jiang  Q ，Tadepalli  S ，et  al. Wood-Graphene  OxideComposite  for  Highly  Efficient  Solar  Steam  Generation  and Desalination [J]. ACS  Applied  Materials & Interfaces ，2017，9（8）：7675-7681.

[17]  Wu  X ，Chen  G  Y，Zhang  W ，et  al. Photothermal  Materials：APlant-transpiration-process-inspired  Strategy  for  Highly  Efficient Solar  Evaporation [J].  Advanced  Sustainable  Systems ， DOI：10.1002/adsu.201770061.

[18]  Kabeel A E，El-Agouz S A. Review of researches and developmentson solar stills[J]. Desalination，2011，276（1/3）：1-12.

[19]  Jin H，Lin G，Bai L，et al. Steam generation in a nanoparticle-based solar receiver[J]. Nano Energy，2016，28：397-406.

[20]  Wang Z ，Liu  Y，Tao  P ，et  al. Bio-inspired  evaporation throughplasmonic  film  of  nanoparticles  at  the  air-water  interface [J]. Small，2014，10（16）：3234-3239.

[21]  Neumann  O ，Urban  A  S ，Day  J ，et  al. Solar  Vapor  GenerationEnabled by Nanoparticles[J]. ACS Nano，2013，7（1）：42-49.

[22]  Neumann  O ， Neumann  A  D ， Silva  E ， et  al.  Nanoparticle-Mediated ， Light-Induced  Phase  Separations [J]. Nano  Letters，2015，15（12）：7880-7885.

[23]  Ni G W，Li G，Boriskina S V，et al. Steam generation under onesun enabled by a floating structure with thermal concentration[J]. Nature Energy，DOI：10.1038/nenergy.2016.126.

[24]  Hu  X ， Zhu  J. Tailoring  aerogels  and  related 3D  microporous monoliths  for  interfacial  solar  vapor  generation [J]. Advanced Functional Materials，DOI：10.1002/adfm.201907234.

[25]  Wang  J ，Li  Y ，Deng  L ，et  al. High-Performance  PhotothermalConversion of Narrow-Bandgap Ti2O3 Nanoparticles[J]. Advanced Materials，DOI：10.1002/adma.201603730.

[26]  Gramotnev  D  K ， Vogel  M  W ， Stockman  M  I.  Optimizednonadiabatic nanofocusing of plasmons by tapered metal rods[J]. Journal of Applied Physics，DOI：10.1063/1.2963699.

[27]  Vogel M W，Gramotnev D K. Shape effects in tapered metal rodsduring adiabatic nanofocusing of plasmons[J]. Journal of Applied Physics，DOI：10.1063/1.3309409.

[28]  Zhou  L ，Tan  Y ，Ji  D ，et  al. Self-assembly  of highly  efficient，broadband  plasmonic  absorbers  for  solar  steam  generation [J]. Science Advances，DOI：10.1126/sciadv.1501227.

[29]  Jiang  F ， Hsieh  Y  L.  Amphiphilic  superabsorbent  cellulosenanofibril aerogels[J]. Journal of Materials Chemistry A，2014，2（18）：6337-6342.

[30]  Sun  H ，  Xu  Z ，  Gao  C.  Multifunctional ，  ultra-flyweight，synergistically assembled carbon aerogels[J]. Advanced Materials，2013，25（18）：2554-2560.

[31]  汤卫华，贾士儒，王芃，等.细菌纤维素在造纸工业中的应用[J].中国造纸学报，2013，28（1）：62-64.

TANG W H，JIA S R，WANG P，et al. Research on the Applica? tion of Bacterial Cellulose in Papermaking[J]. Transactions of Chi? na Pulp and Paper，2013，28（1）：62-64.

[32]  Jiang  Q，Tian  L ，Liu  K  K，et  al. BilayeredBiofoam for  HighlyEfficient Solar Steam Generation[J]. Advanced Materials，2016，28（42）：9400-9407.

[33]  Jiang  Q ，Derami  H  G ，Ghim  D ， et  al.  Polydopamine-filledbacterial nanocellulose as a biodegradable interfacial photothermal evaporator for highly efficient solar steam generation[J]. Journal of Materials Chemistry A，2017，5：18397-18402.

[34]  Guan Q F，Han Z M，Ling Z C，et al. Sustainable Wood-BasedHierarchical  Solar  Steam  Generator：A  Biomimetic  Design  with Reduced Vaporization Enthalpy of Water[J]. Nano Letters，2020，20（8）：5699–5704.

[35]  徐熒，李曜，赵培涛，等.纳米纤维素基导热复合材料的研究进展[J].中国造纸学报，2020，35（4）：63-70.

XU  Y ，LI  Y ，ZHAO  P  T ，et  al. Research  and  Development  of Nanocellulose-based Thermal Conductive Composites[J]. Transac? tions of China Pulp and Paper，2020，35（4）：63-70.

[36]  Prakash M M，Selvakumar R，Suresh K P，et al. Extraction andmodification  of  cellulose  nanofibers  derived  from  biomass  forenvironmental  application [J]. Rsc  Advances ，2017，7 （68）：42750-42773.

[37]  Cao  S  S， Rathi  P ，Wu  X ， et  al. Cellulose  Nanomaterials  inInterfacial  Evaporators for  Desalination：A "Natural" Choice [J]. Advanced Materials，DOI：10.1126/sciadv.1501227.

[38]  Jiang F，Liu H，Li Y，et al. Lightweight，Mesoporous，and HighlyAbsorptive  All-Nanofiber  Aerogel  for  Efficient  Solar  Steam Generation [J]. ACS Applied Materials & Interfaces，2018，10（1）：1104-1112.

[39]  Hu R，Zhang J Q，Kuang Y D，et al. A Janus evaporator with lowtortuosity for long-term solar desalination[J]. Journal of Materials Chemistry A，2019，7：15333-15340.

[40]  Nyholm  L ，Nystrm  G ， Mihranyan  A ， et  al. Toward  FlexiblePolymer  and  Paper-Based  Energy  Storage  Devices [J]. Advanced Materials，2011，23（33）：3751-3769.

[41]  Xu  Y ，Zhu  Y ，Han  F ，et  al. 3D  Si/C  Fiber  Paper  ElectrodesFabricated   Using   a   Combined   Electrospray/Electrospinning Technique  for  Li-Ion  Batteries [J]. Advanced  Energy  Materials，2015，5（1）：1-7.

[42]  Wang X，He Y，Liu X，et al. Solar steam generation through bio-inspired  interface  heating  of  broadband-absorbing  plasmonic membranes[J]. Applied Energy，2017，195：414-425.

[43]  Lin  X ，Yang  M ，Hong  W ，et  al. Commercial  Fiber  ProductsDerived  Free-Standing  Porous  Carbonized-Membranes  for  Highly Efficient Solar Steam Generation[J]. Frontiers in Materials，DOI：10.3389/fmats.2018.00074

[44]  Chen Y，Shi Y，Kou  H ，et al. Self-Floating  Carbonized TissueMembrane  Derived  from  Commercial  Facial  Tissue  for  Highly Efficient Solar Steam Generation[J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering，2019，7（3）：2911-2915.

[45]  Liu Y，Yu S，Feng R，et al. A bioinspired，reusable，paper-basedsystem for high-performance large-scale evaporation[J]. Advanced Materials，2015，27（17）：2768-2774.

[46]  Liu Z，Song H，Ji D，et al. Extremely Cost-Effective and EfficientSolar Vapor Generation under Nonconcentrated Illumination Using Thermally  Isolated  Black  Paper [J]. Global  Challenges ， DOI：10.1002/gch2.201600003.

[47]  Seunghyun  H，Yusuf S，Renyuan L，et al. Nature-Inspired，3DOrigami Solar Steam Generator toward Near Full Utilization of Solar Energy[J]. ACS Applied Materials & Interfaces，2018，10（34）：28517-28524.

[48]  Ni G，Zandavi S H，Javid S M，et al. A salt-rejecting floating solarstill  for  low-cost  desalination [J].  Energy &  Environmental Science，2018，11（6）：1510-1519.

[49]  Li X，Xu W，Tang M，et al. Graphene oxide-based efficient andscalable solar desalination under one sun with a confined 2D water path[J]. Proc. Natl. Acad Sci. USA，2016，113（49）：13953-13958.

[50]  Li X，Lin R，Ni G，et al. Three-dimensional artificial transpirationfor  efficient  solar  waste-water  treatment [J].  National  Science Review，2018，5（1）：70-77.

[51]  Gong F，Li H，Wang W，et al. Scalable，eco-friendly and ultrafastsolar steam generators based on one-step melamine-derived carbon sponges  toward  water  purification [J]. Nano  Energy ，2019，58：322-330.

[52]  Gong F，Wang W，Li H，et al. Solid waste and graphite derivedsolar  steam  generator  for  highly-efficient  and  cost-effective  water purification[J]. Applied Energy，DOI：10.1016/j.apenergy .2019.114410.

[53]  Fang Q，Li T，Chen Z，et al. Full Biomass-Derived Solar Stills forRobust and Stable Evaporation To Collect Clean Water from Various Water-Bearing  Media [J]. ACS  Applied  Materials & Interfaces，2019，11（11）：10672-10679.

[54]  Xu  K，Wang  C ，Li Z ，et  al. Salt  Mitigation  Strategies  of Solar-Driven Interfacial Desalination[J]. Advanced Functional Materials， DOI：10.1002/adfm.202007855.

[55]  Zhu M W，Li Y J，Cheng G，et al. Tree-inspired Design for High-Efficiency  Water  Extraction [J]. Advanced  Functional  Materials， DOI：10.1002/adma.201704107.

[56]  Wu X，Chen G Y，Zhang W，et al. A Plant-transpiration-process-inspired  Strategy  for  Highly  Efficient  Solar  Evaporation [J]. Advanced Sustainable Systems，DOI：10.1002/adsu.201700046.

[57]  Kuang  Y ， Chen  C ， He  S ， et  al. A  High-Performance  Self-Regenerating  Solar  Evaporator  for  Continuous  Water  Desalination [J]. Advanced Materials，DOI：10.1002/adma.201900498.

[58]  Chao  W ，Sun  X ，Li  Y ，et  al. Enhanced  Directional  SeawaterDesalination  Using  a  Structure-guided  Wood  Aerogel [J]. ACS Applied Materials & Interfaces，2020，12（19）：22387-22397.

[59]  Zhang  H ，Li  L ，Jiang  B ，et  al. Highly  Thermal  Insulated  andSuper-hydrophilic Corn Straw for Efficient Solar Vapor Generation [J]. ACS Applied Materials & Interfaces，2020，12（14）：16503-16511.

[60]  Geng Y，Sun W，Ying P J，et al. Bioinspired Fractal Design ofWaste  Biomass-Derived  Solar-Thermal  Materials  for  Highly Efficient  Solar  Evaporation [J]. Advanced  Functional  Materials， DOI：10.1002/adfm.202007648.

[61]  Xu N，Hu X，Xu W，et al. Mushrooms as Efficient Solar Steam-Generation  Devices [J].  Advanced  Materials ， DOI： 10.1002/ adma.201606762.

[62]  Zhu  M  M，Yu J  L ，Ma  C  L ，et  al. Carbonized  daikon for highefficient  solar  steam  generation [J]. Solar  Energy  Materials  and Solar Cells，2019，191：83-90.

[63]  Wang C B，Wang J，Li Z，et al. Superhydrophilic porous carbonfoam as self-desalting monolithic solar steam generation device with high energy efficiency[J]. Journal of Materials Chemistry A，2020，8（19）：9528-9535.

[64]  Jing  F ，Jie  L ，Jiajun  G ，et  al. Hierarchical  Porous  CarbonizedLotus  Seedpods  for  Highly  Efficient  Solar  Steam  Generation [J].Chemistry of Materials，2018，30（18）：6217-6221.

（責任编辑：董凤霞）