近日，开云体育app下载 柔性电子全国重点实验室陈润锋教授团队联合法国、德国、捷克等国团队在二维材料光热转换领域取得新进展。联合团队通过二维/零维纳米异质结工程增强了光热转换以实现高效太阳能海水淡化。研究内容以“Enhanced Photothermal Conversion through 2D/0D Nano-Heterojunction Engineering for Highly Efficient Solar Desalination”为题发表在Journal of the American Chemical Society上。开云体育app下载 材料开云体育app下载 硕士毕业生王宏磊和薄一凡为论文共同第一作者。开云体育app下载 陈润锋教授，法国斯特拉斯堡大学Paolo Samorì院士、德国伊尔梅瑙工业大学Dong Wang副教授、华南师范大学程鹏飞副研究员为论文共同通讯作者。该工作进一步彰显了柔性电子全国重点实验室在高水平国际交流与合作中的重要地位。
二维（2D）材料因其优异的光吸收与热转换特性，被广泛认为是太阳能驱动海水淡化的潜在理想材料。然而，现有的2D光热体系普遍面临制备复杂以及光热转换性能受限等问题。相比之下，金属磷硫化物（MPCh₃）材料在规避上述不足的同时，展现出宽范围可调的带隙特性（1.2–3.5 eV），使其在太阳能海水淡化领域具有更大的应用潜力。然而，目前对MPCh3材料的研究主要集中在原始MPCh₃纳米片上，对其功能化研究较少，从而在一定程度上制约了其光热转换性能的进一步提升。
针对这一问题，联合团队创新性地将低带隙 FePS₃ 2D纳米片与碳纳米点（CNDs）进行功能化整合，成功构筑了一种全新的 2D/0D纳米异质结构，并以此为核心活性单元搭建了三维（3D）光热转换与太阳能海水淡化蒸发体系（图1）。实验结果显示，与单一 FePS₃纳米片或 CNDs相比，该异质结构显著提升了器件的光热转换温度和水蒸发性能。在标准 1个太阳光照条件下，其蒸发速率超过 1.68 kg m⁻² h⁻¹，并随着 CNDs负载量的增加持续提升，明显突破了传统光热蒸发体系在 1 kW m⁻²光照下约 1.47 kg m⁻² h⁻¹的理论上限。进一步结合吸收光谱测试、有限时域差分（FDTD）模拟、飞秒瞬态吸收光谱（fs-TAS）及光致发光（PL）分析表明，该杂化策略能够有效增强局域热效应，提升光吸收与光捕获能力，并促进非辐射能量弛豫过程。相关研究不仅为构筑多功能 MPCh₃基纳米异质结构提供了新的设计思路，也以 MPCh₃材料为原型组分，为提升光热转换性能开辟了全新路径。整体而言，该成果为二维材料的功能拓展和高性能光热转换器件的研发提供了重要参考。
图1 FePS₃/CNDs 2D/0D纳米异质结用于太阳能海水淡化示意图。
该项研究得到了德国研究基金会（DFG）, 欧盟地平线项目，德国巴伐利亚州科学、文化和教育部“太阳能混合能源”计划等项目的支持。
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