AFM二维光热材料在混合太阳能驱动界面蒸发系统中应对水-燃料-能源危机的进展淡水短缺是一个日益严重的全球威胁，对人类生存、经济发展和社会进步造成严重损害。人口增长、快速工业化和城市化使对淡水的需求增加了数倍，并且预计未来将继续增长。地球表面约97%的水不适合直接饮用或家庭使用，因为它含有大量的盐。人们提出了各种海水淡化策略来缓解淡水短缺问题，即反渗透（RO）和热驱动多级闪蒸（MSF），但这些技术无法实现长期解决方案。因此，人们在淡水产生的绿色技术研究方面投入了大量精力。太阳能驱动的水蒸发最近作为解决淡水短缺问题的一种环保且有前途的方法而受到欢迎。然而，太阳能吸收不良、太阳热转换效率低、对周围环境的大量热损失、淡水产量低以及可扩展的制造技术等方面仍然存在挑战，这些都阻碍了制造设备的实际应用。因此，人们大力开发环保光热材料，以开发具有成本效益、优异的机械/化学稳定性和抗多重污染的太阳能蒸汽产生装置，从而在太阳能热技术领域提供令人难以置信的可能性。自从发现第一个“现代”2D单层材料石墨烯以来，2D材料家族因其特殊的物理化学和形态特征而广泛繁荣。在二维（2D）光热材料（例如过渡金属二硫化物（TMDS）、MXenes及其衍生物以及二维层状合金）的开发方面取得了重大进展，这些材料相对于石墨烯在混合太阳能驱动方面表现出了潜力，就混合太阳能驱动蒸发而言，这些二维新兴光热材料，特别是MXenes和TMD，比其他光热材料具有许多优势。二维材料的带隙可以控制由于介电屏蔽效应的降低而改变厚度，从而实现宽带太阳光谱吸收。然而，使用 MXene和TMD等昂贵的2D材料引起了人们对经济可行性、可及性、环境影响、长期耐用性以及太阳能蒸汽产生潜在技术进步的担忧。人们正在寻求审查除石墨烯之外的新兴二维光热材料及其与混合太阳能蒸发器的集成，这对于巩固和分析丰富的研究和进展至关重要，从而深入了解其设计原理和互补的三重应用，例如，水-燃料-能源，以及解决水-燃料-能源危机的性能特征。它还可以通过综合和评估现有文献来突出未来进一步研究的挑战和机遇。然而，很少有文献阐明这些新兴的二维光热材料在高效混合太阳能中的行为-应对原始水-燃料-能源危机的蒸发器。因此168体育官网，迫切需要强调其重要的物理化学特性以及与多功能太阳能蒸发器的有效集成，以满足单个蒸发器中的所有所需功能。强调混合太阳能蒸发器的适用性和梳状前沿思想以进一步丰富太阳能利用也至关重要。为此，本文旨在对新兴二维光热材料的最新进展进行系统评估。

　　本文简要讨论了二维新兴材料（特别是MXene、TMDS和除石墨烯之外的二维层状合金）的最新进展，以用于解决水燃料能源危机的混合太阳能蒸发器。目前，大多数研究重点是如何提高太阳能吸收而不是太阳能到热能的转换效率。事实上，通过引入原子空位、带隙调整、相变、双共振光学模式和其他基于混合太阳能驱动蒸发系统的光热机制的技术，可以增加光热材料的太阳能吸收。Mxenes和TMDS中讨论了不同的光热转换。其中，表面等离子体共振（SPR）因其锁定光子和改善石墨烯吸收的能力而被广泛研究，但尚未应用于其他二维量子光热材料。因此，它是现在可以研究SPR增强的光热性能，并且建议将等离子体材料与一些二维半导体材料集成。还解释了TMDS的非辐射复合增强光热性能及其复合时间，及其对增强太阳能吸收的作用。每种类型的光热材料都有优点和缺点。使用混合材料可以成为克服其缺点的有效策略。据报道，其中一些是有毒的，例如石墨烯，在某些情况下是安全的。然而，由木材或蘑菇等天然碳制成的材料具有经济可行、生态良好、合理的热管理和优异的亲水性。二维材料，特别是MoS 2或Mxenes系列是强吸收剂和高效的光热转换器。通过结合这两种类型的材料，可以开发出用于实际应用的高效混合蒸发结构。

　　同时，本综述简要报道了通过结构优化或能源资源演变的混合蒸发结构、除石墨烯外的多功能二维光热材料（例如Mxenes及其衍生物、TMDS和二维层状合金），以实现有效的热管理，并通过能量流增强对整体太阳能的利用分析整个光热转换过程（从太阳通量捕获到蒸汽冷凝）的淡水产量。通过利用合理且高效的混合蒸发设计，这些能源可以被收集用于广泛的多功能应用，这些应用大致分为能源产生和非能源产生。作为能源利用分析的一部分，对原位替代应用的不同策略（包括热电、盐收集和制氢）进行了审查，通过混合蒸发系统将水、能源和环境联系起来，实现可持续的解决方案混合蒸发系统。我们指出了不同二维纳米材料面临的挑战，并提出了有效且高效的混合蒸发系统的相应策略。简而言之，我们重点关注基于二维光热材料的混合蒸发系统的新兴概念，作为当前水危机的可能解决方案，并且应该更多地关注新兴的绿色技术。可以通过多个组件来分析不同的优化，即已安装系统的寿命、成本、资本、规模和运营管理。当涉及多种生产时，混合系统需要有效去除和纯化所得物种的潜力。优选将混合蒸发系统纳入利用自然太阳能为整个系统供电的分散式和小规模应用中。这项技术经济、生态友好，对于标准电网资源无法获得或过于昂贵的偏远和城乡结合部地区来说是现实的。在技术和环境可行性方面，混合蒸发系统可以与多种应用集成，以捕获和利用环境中的能量，并在低温、压力、湿度水平等条件下发挥作用。所提出的创新技术、集成设计、高效光热材料和概念分析机制将能够充分利用能量的潜力。

　　图 1.一个基于二维光热材料的混合太阳蒸发系统的示意插图，同时用于淡水、电力、盐收集和制氢应用。

　　图 2. a)在二维金属加热中的等离子体加热演示图。b)LSPR的二维MXenes中的光热转换机制。

　　图3 .新兴的2D光热材料，包括TMDS或TMO、2D碲烯、2D合金和用于混合太阳能蒸发系统的MXene。

　　图4. a)基于Cu2− xTe纳米线−xTe)的界面蒸汽发生膜，用于等离子体增强太阳能吸收，并真实演示了太阳照射下水蒸气的产生。

　　图5. a)原子结构。b,c)不同氧空位浓度对MoOx的光学吸收光谱和能带结构的影响。d)二维缺陷WOx纳米片中的氧空位，用于通过 LSPR 加热机制产生太阳能蒸汽。

　　图6. a) 基于MXene的双层混合太阳能蒸发器，与n/p型半导体结合，可同时进行太阳能蒸发和热电发电。b）S空位占据的MoS2-x纳米片阵列（MoS2-xNSA）的逐步制造过程。b1)基于MoS2-xNSA的热电(TE)模块，用于同步太阳能蒸发和发电。经许可转载。c）树通道结构和基于MXene@MoS2异质结构的双功能界面太阳能蒸发器和热电发电机。d)热电发电装置。