抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器的研究進(jìn)展

收稿日期：2022-04-26

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（51902133；21506105）；山東省自然科學(xué)基金（ZR2019BB029）；齊魯工業(yè)大學(xué)生物基材料與綠色造紙國(guó)家重點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)室開放基金（GZKF202132）

通信作者：宋兆萍（1982—），女，博士、副教授、碩士生導(dǎo)師，主要從事生物基功能材料、太陽(yáng)能海水淡化方面的研究。zsong@qlu.edu.cn

DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0586 文章編號(hào)：0254-0096（2023）08-0345-10

摘 要：太陽(yáng)能蒸發(fā)器是太陽(yáng)能界面蒸發(fā)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，抗菌性能對(duì)蒸發(fā)器在海水淡化中穩(wěn)定應(yīng)用具有重要作用。該文首先對(duì)抗菌材料及其抗菌機(jī)制進(jìn)行介紹，然后對(duì)已研發(fā)報(bào)道的抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器及其應(yīng)用分別進(jìn)行概述，并進(jìn)行總結(jié)和展望，以期為抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器的后續(xù)研發(fā)及其在太陽(yáng)能海水淡化中的應(yīng)用研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；蒸發(fā)；海水淡化；抗菌材料；抗菌機(jī)制

中圖分類號(hào)：TK519 """"""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

淡水資源短缺是全球面臨的重大問題之一，加之人類的生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)水體造成的污染，使得淡水資源危機(jī)愈加嚴(yán)重。為了獲得充足的淡水資源，人們將目光投向了海洋，通過海水淡化獲得淡水資源無疑是一個(gè)有前景的方法。然而，傳統(tǒng)的海水淡化技術(shù)需消耗大量的能源以及產(chǎn)生大量的溫室氣體，不利于環(huán)境的保護(hù)［1］。

太陽(yáng)能是一種自然清潔能源，自古以來人類就利用它來生產(chǎn)清潔水。與傳統(tǒng)的底部加熱等蒸發(fā)方式不同，太陽(yáng)能界面蒸發(fā)通過將熱量集中在空氣與水的界面，實(shí)現(xiàn)更高的太陽(yáng)能蒸發(fā)效率［2-3］。值得注意的是，海水中存在許多的細(xì)菌等微生物，如果蒸發(fā)器表面不具備抗菌性能，細(xì)菌會(huì)在其表面生長(zhǎng)和繁殖，這不僅會(huì)造成生物腐蝕，還會(huì)污染已蒸餾出的水［4］。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)從海水到清潔水的目標(biāo)，最近許多科研工作者將目光投向于開發(fā)抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器。目前，在太陽(yáng)能蒸發(fā)器方面，已開發(fā)的抗菌材料較少，主要分為金屬材料、半導(dǎo)體光催化材料和有機(jī)材料，其抗菌機(jī)制主要有釋放金屬離子、生成活性氧等。該文首先對(duì)抗菌材料及其抗菌機(jī)制進(jìn)行介紹，然后對(duì)已報(bào)道的抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器及其應(yīng)用進(jìn)行分類總結(jié)，以期為抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器的后續(xù)研發(fā)和太陽(yáng)能海水淡化的應(yīng)用提供參考。

1 抗菌材料及其抗菌機(jī)制

長(zhǎng)期以來，水和空氣中的病原微生物一直危害著人類的身體健康，尤其是細(xì)菌病原微生物引發(fā)了許多的傳染?。?-6］。為了防止病原微生物的傳播，自古以來人們就通過煮沸、灼燒等方式殺菌。隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們意識(shí)到空氣和水中一直都有病原微生物的傳播，依靠殺菌手段只能短暫的殺滅病原微生物，而開發(fā)抗菌性能的材料成為了一種相對(duì)持久的避免微生物污染的手段。最近，將抗菌材料運(yùn)用于太陽(yáng)能界面蒸發(fā)成為一種獲取清潔淡水資源的有效途徑。已開發(fā)的抗菌材料主要有金屬材料（例如Ag、Au、Cu等）、半導(dǎo)體光催化材料（例如TiO2、MoS2、ZnO等）、有機(jī)合成材料（例如聚多巴胺、鄰苯二酚等）。本節(jié)將對(duì)這幾類抗菌材料及其抗菌機(jī)制進(jìn)行詳細(xì)介紹并綜合分析其在太陽(yáng)能界面蒸發(fā)中應(yīng)用的優(yōu)劣。

1.1 金屬抗菌材料的抗菌機(jī)制

抗菌金屬主要是過渡性金屬，與抗生素相比，金屬離子對(duì)細(xì)菌具有廣譜殺菌效果，多種殺菌機(jī)制使微生物難以產(chǎn)生耐藥性［7］。最常見的抗菌金屬元素有Ag、Cu、Zn、Au等。如圖1所示，金屬離子與金屬納米顆粒的抗菌機(jī)制主要概括為3個(gè)方面［8-17］：1）產(chǎn)生活性氧（reactive oxygen species，ROS），ROS可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激增加，破壞細(xì)胞的穩(wěn)定性。金屬產(chǎn)生ROS自由基的最重要機(jī)制之一是芬頓反應(yīng)。ROS是細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定過程中的關(guān)鍵信號(hào)分子，由氧化酶在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生，源于分子氧的激發(fā)和單價(jià)還原，從而產(chǎn)生羥基自由基、超氧陰離子和過氧化氫。ROS的一些內(nèi)源性來源主要包括線粒體呼吸、炎癥反應(yīng)和過氧化物酶體等。適當(dāng)生理水平的ROS由胞內(nèi)抗氧化分子維生素E、過氧化物酶和超氧化物歧化酶等進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)。然而，高ROS水平使得核酸和脂質(zhì)氧化和過氧化，導(dǎo)致出現(xiàn)細(xì)胞凋亡和壞死現(xiàn)象。2）與細(xì)胞膜相互作用，改變細(xì)胞膜通透性，破壞細(xì)胞的磷脂雙層的穩(wěn)定性，導(dǎo)致細(xì)胞裂解。3）與細(xì)胞內(nèi)核糖體、酶和DNA等結(jié)合，使功能蛋白失活、酶變性、DNA損傷。帶正電荷的金屬離子或納米離子與帶負(fù)電的細(xì)菌微生物產(chǎn)生靜電吸引，吸引到細(xì)菌表面建立接觸，金屬離子或納米離子即可直接穿過細(xì)菌細(xì)胞膜，干擾代謝途徑，破壞細(xì)胞膜，甚至可與核糖體、酶反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞壞死。

目前對(duì)金屬抗菌材料的運(yùn)用主要是制作金屬納米顆粒。相對(duì)于金屬離子，金屬納米顆粒更加穩(wěn)定，還能持續(xù)氧化生成金屬離子來抗菌，最重要的是金屬納米單質(zhì)對(duì)環(huán)境的危害性更小，對(duì)人體具有更低的毒性。目前合成金屬納米顆粒的方法主要有激光燒蝕、噴霧熱解、球磨、化學(xué)還原等。但由于成本較高、工藝制備方法復(fù)雜等原因?qū)е陆饘偌{米顆粒的發(fā)展受限。

1.2 半導(dǎo)體光催化材料的抗菌機(jī)制

作為一種新的抗菌技術(shù)，光催化技術(shù)基于其效率高、成本低、安全無毒、可反復(fù)使用等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于水消毒領(lǐng)域［18］。半導(dǎo)體光催化劑在太陽(yáng)能到化學(xué)能轉(zhuǎn)換應(yīng)用中具有巨大潛力，它不僅可殺滅各種病原微生物還能降解一些有機(jī)廢物［19］。半導(dǎo)體光催化的原理是利用光來激發(fā)半導(dǎo)體，當(dāng)光子的能量超過或等于半導(dǎo)體能量間隙時(shí)，導(dǎo)帶電子會(huì)躍遷到價(jià)帶，在導(dǎo)帶中形成電子-空穴對(duì)，電子-空穴對(duì)具有氧化性，可氧化接觸的微生物［20］。常見的半導(dǎo)體光催化劑主要有金屬氧化物（例如ZnO、TiO2、MoO3等）、金屬硫化物（例如MoS2、Bi2S3等）、氮化碳（例如氧化石墨烯、石墨氮化碳等）、異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料（例如金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)、半導(dǎo)體-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)等）等［21］。TiO2是研究最廣泛的光催化劑之一，其具有光活性高、穩(wěn)定性好、無毒、成本低等優(yōu)點(diǎn)。如圖2所示，TiO2可能存在的抗菌機(jī)理主要是產(chǎn)生ROS［22］。光催化殺菌的機(jī)制主要為4個(gè)方面：1）二維納米結(jié)構(gòu)光催化劑由于具有鋒利的邊緣會(huì)對(duì)微生物細(xì)胞造成物理?yè)p傷；2）含金屬光催化劑會(huì)釋放金屬離子；3）光催化殺菌最重要的抗菌機(jī)制是通過氧化H2O、O2、—OH生成超氧陰離子（·O2-），羥基自由基（·OH），過氧化氫（H2O2），單線態(tài)氧（1O2）等ROS，ROS與細(xì)胞壁、細(xì)胞膜等組件會(huì)發(fā)生氧化還原導(dǎo)致細(xì)胞死亡［23-24］；4）產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)也可直接與細(xì)胞壁、細(xì)胞膜反應(yīng)，電子也具有抗菌性能，會(huì)攻擊外膜以及細(xì)胞壁。此外，可注意到半導(dǎo)體和金屬都能催化生成活性氧進(jìn)行殺菌，但其殺菌機(jī)制并不完全相同。事實(shí)上，一些貴金屬確實(shí)可引發(fā)光催化殺菌，例如在化學(xué)上不活躍、不易被溶解氧氧化，難以形成金屬離子的金，它的抗菌機(jī)制主要以納米顆?；蚣{米團(tuán)簇的形式依靠直接接觸破壞膜、產(chǎn)生ROS、光熱效應(yīng)和光催化作用［10］。半導(dǎo)體催化劑的殺菌機(jī)制主要依靠外界物質(zhì)氧化還原產(chǎn)生活性氧進(jìn)行外源性殺菌，而金屬的殺菌機(jī)制主要是內(nèi)源性殺菌，主要利用材料本身的物理化學(xué)性質(zhì)，直接與細(xì)菌接觸，催化胞內(nèi)氧化過激，與胞內(nèi)物質(zhì)結(jié)合進(jìn)而殺死細(xì)菌［25］。

半導(dǎo)體光催化材料被認(rèn)為是一種綠色的水消毒材料，能在紫外線或可見光下對(duì)各種微生物進(jìn)行殺滅。然而，半導(dǎo)體的光催化性能受限于有限的光收集能力以及光生電子和空穴的快速?gòu)?fù)合和表面反應(yīng)位點(diǎn)不足。針對(duì)這些問題，可通過異質(zhì)結(jié)構(gòu)造、表面改性和缺陷工程改變光催化納米材料的電子性能進(jìn)行克服。

1.3 有機(jī)材料的抗菌機(jī)制

常見的有機(jī)抗菌材料有酚類化合物、季銨鹽、三氯生、聚多巴胺、聚乙烯亞胺以及有機(jī)天然抗菌材料（如木質(zhì)素、殼聚糖）等，它們可通過靜電吸引、鹵素離子等抗菌機(jī)制與微生物反應(yīng)，造成微生物死亡［26］。目前，在太陽(yáng)能界面蒸發(fā)器上的非天然有機(jī)抗菌材料主要有鄰苯二酚、聚多巴胺（PDA）。鄰苯二酚是一種良好抗菌酚類化合物，可通過自氧化、光氧化、化學(xué)氧化和酶氧化轉(zhuǎn)化為醌以及生成活性氧進(jìn)行抗菌［27-29］。PDA來源于貽貝粘附蛋白，含有豐富的鄰苯二酚和仲胺結(jié)構(gòu)，自氧化形成的過氧化氫可使細(xì)胞膜蛋白變性，破壞細(xì)胞膜。PDA的抗菌機(jī)制主要為兩點(diǎn)：1）接觸活性抗菌作用。PDA可通過離子與蛋白質(zhì)的螯合和靜電效應(yīng)破壞細(xì)菌細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。2）產(chǎn)生ROS。它可通過酚醌氧化還原產(chǎn)生ROS，破壞細(xì)菌細(xì)胞壁［30］。

有機(jī)天然抗菌材料具有低毒、良好的生物降解性，避免了材料污染、回收困難等問題。殼聚糖是幾丁質(zhì)的脫乙酰衍生物，是一種天然的D-氨基葡萄糖聚合物，含有豐富的氨基和羥基［31-33］。來自殼聚糖的帶正電氨基可通過靜電與微生物細(xì)胞表面的負(fù)電荷相互作用來破壞細(xì)胞膜/壁。高分子量殼聚糖可與革蘭氏陰性菌外膜（OM）上的孔蛋白結(jié)合，阻斷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的交換，導(dǎo)致細(xì)胞死亡；低分子量殼聚糖可通過細(xì)胞壁影響DNA/RNA和蛋白質(zhì)的生物合成［34］。殼聚糖的抗菌性主要依靠殼聚糖在水中的溶解度以及酸性的環(huán)境，這是因?yàn)樵谒嵝詶l件下，殼聚糖可更好的溶解并產(chǎn)生正電荷［32］。木質(zhì)素是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的無定形生物大分子，由愈創(chuàng)木酚、丁香基和對(duì)羥基苯基3個(gè)苯基丙烷單元組成，是具有豐富的高度聚合的天然酚類化合物［35］。天然的酚類化合物由于具有豐富的酚羥基，可在各種類型的材料中作為抗氧化劑和抗菌劑［36-37］。多酚化合物抗菌作用可能是由于酚羥基在細(xì)胞膜上產(chǎn)生低pH值環(huán)境，這破壞了細(xì)胞膜的質(zhì)子動(dòng)力學(xué)。由質(zhì)子釋放引起的微生物質(zhì)膜酸化可導(dǎo)致質(zhì)子易位的腺苷三磷酸酶（H-ATP酶）破裂，這是產(chǎn)生三磷酸腺苷（ATP）所必需的。缺乏ATP會(huì)影響細(xì)菌能量代謝，抑制微生物生長(zhǎng)。因此，同樣含有多酚化合物的木質(zhì)素也具有豐富的酚羥基，具備與酚類化合物相類似的抗菌能力。

非天然類有機(jī)抗菌材料應(yīng)用較早，具有制作簡(jiǎn)單、殺菌速度快、抗菌效果強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。然而許多有機(jī)抗菌材料存在缺乏穩(wěn)定性的問題，小分子有機(jī)抗菌材料易分解，安全性未完全確定。除此之外還存在不耐熱、毒性大、易揮發(fā)、易析出等問題。天然有機(jī)抗菌材料普遍具有抗菌性能差的問題，需進(jìn)行改性處理。因此，開發(fā)長(zhǎng)效且安全、綠色、高效的有機(jī)抗菌材料具有重要意義。

2 抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器

太陽(yáng)能蒸發(fā)器是太陽(yáng)能海水淡化系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件，其應(yīng)具備優(yōu)異吸光性能、良好光熱轉(zhuǎn)化能力、較低的熱傳導(dǎo)等。目前，已有大量的太陽(yáng)能蒸發(fā)器被研發(fā)報(bào)道，但是關(guān)于抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器的研究尚處于起步階段。根據(jù)主要的抗菌材料類型，已報(bào)道的太陽(yáng)能蒸發(fā)器可分為金屬材料類抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器、半導(dǎo)體材料類抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器、有機(jī)材料類抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器，如表1所示。下面分別對(duì)其進(jìn)行介紹。

2.1 金屬材料類抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器

為了減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)，提高抗菌性能。用于抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器的金屬抗菌材料主要是一些貴金屬與其他材料進(jìn)行復(fù)合。

如圖3a所示，文獻(xiàn)［38］采用Au納米顆粒構(gòu)建了一種Au/Ti3C2光熱膜，在一個(gè)太陽(yáng)輻照度下，Au/Ti3C2光熱膜的水分蒸發(fā)率達(dá)到2.664 kg/（m2·h）。Au/Ti3C2光熱膜還表現(xiàn)出良好的光熱抗菌性能，在20 min內(nèi)完全滅活近7個(gè)數(shù)量級(jí)的大腸桿菌。Au表面帶正電荷，能有效降低細(xì)菌與材料之間的靜電斥力，有利于膜材料與細(xì)菌的接觸。其次，優(yōu)異的光吸收能力和出色的光熱轉(zhuǎn)換能力，可導(dǎo)致局部高溫以及通過光催化產(chǎn)生活性氧，導(dǎo)致細(xì)菌的代謝過程被破壞。Au/Ti3C2光熱膜可重復(fù)使用，在循環(huán)使用10個(gè)周期后，蒸發(fā)速率穩(wěn)定，可保持在2.664 kg/（m2·h），蒸發(fā)效率為83.67%。如圖3b所示，文獻(xiàn)［39］報(bào)道了一種簡(jiǎn)單的浸泡處理方法，即在天然木材上沉積PDA和銀納米顆粒（AgNPs），以制備新型太陽(yáng)能界面蒸發(fā)裝置（Ag-PDA@wood）。在一個(gè)太陽(yáng)輻照度下，水蒸發(fā)速率高達(dá)1.58 kg/（m2·h），其蒸發(fā)效率達(dá)到88.6%。污水處理和海水淡化結(jié)果表明，Ag-PDA@wood具有優(yōu)異的凈化能力和自脫鹽能力。AgNPs與細(xì)菌細(xì)胞代謝酶中硫醇基團(tuán)之間的強(qiáng)相互作用導(dǎo)致細(xì)胞死亡，同時(shí)PDA可與細(xì)胞表面接觸反應(yīng)以及產(chǎn)生ROS致死細(xì)菌。Ebrahimi等［31］將氧化石墨烯（RGO）和AgNPs涂覆在楊樹木材上，在3個(gè)太陽(yáng)輻照度下，單位面積的最大蒸發(fā)率為5.99 kg/（m2·h），蒸發(fā)效率為75.75%。在楊木上涂覆了不同濃度的AgNPs和RGO兩種納米材料，在11次循環(huán)后，其蒸發(fā)效率也不會(huì)改變。海水淡化測(cè)試表明它能降低4個(gè)數(shù)量級(jí)的鹽粒子濃度。AgNPs和RGO都具有較強(qiáng)的抗菌活性，兩者組合能完全抑制金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)［41］。如圖3c所示，文獻(xiàn)［42］報(bào)告了一種通用且簡(jiǎn)便的方法，利用Ag和聚吡咯（PPy）可在各種基材上構(gòu)建光熱層，蒸發(fā)速率能

達(dá)到1.55 kg/（m2·h），蒸發(fā)效率為88%。蒸發(fā)器價(jià)格低廉，具有良好的海水淡化能力。在水消毒能力上，細(xì)菌擴(kuò)散抑制區(qū)實(shí)驗(yàn)揭示了Ag/PPy光熱層對(duì)細(xì)菌的明顯抗菌作用。此外，Ag/PPy層還可應(yīng)用于不同類型的基材，可牢固地沉積在用PPy修飾的底物表面，并具有長(zhǎng)期的抑菌作用，以增強(qiáng)光熱和抗生物腐蝕能力。

文獻(xiàn)［43］設(shè)計(jì)了一種包含納米銀的甲殼素基聚氨酯泡沫。在一個(gè)太陽(yáng)輻照度下，表現(xiàn)出2.44 kg/（m2·h）的水蒸發(fā)速率。取一定量的樣品與大腸桿菌和金黃色葡萄球菌接觸培養(yǎng)24 h后，稀釋涂布培養(yǎng)，平板上無微生物生長(zhǎng)，這是由于銀納米粒子優(yōu)異的抗菌性能。文獻(xiàn)［44］在纖維素納米纖維（CNF）穩(wěn)定的皮克林乳液中引入聚二氨基萘（PDAN）形成CNF/聚丙交酯（PLA）/PDAN雜化氣凝膠。在1個(gè)太陽(yáng)輻照度下具有1.5 kg/（m2·h）的蒸發(fā)速率，且在蒸發(fā)過程中可將廢水中的銀離子還原為銀納米顆粒，使其具有抗菌性能。PDAN-AgNPs可作為一種有效的抗菌劑，這不僅因?yàn)榻饘偌{米銀具有優(yōu)異抗菌性能，還因?yàn)镻DAN-AgNPs中的金屬-鄰苯酚配位可導(dǎo)致PDA-AgNPs的協(xié)同效應(yīng)，催化PDA中兒茶酚基團(tuán)的氧化還原循環(huán)，有利于產(chǎn)生ROS。文獻(xiàn)［45］報(bào)道了通過在（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷（APTES）改性中空玻璃微球（HGM）。并在改性后的中空玻璃微球（MHGM）上涂覆Fe3O4、TiO2和Ag以及氟硅烷摻雜的PPy制備了新型光熱材料（MHGM/Fe3O4/TiO2-Ag/PPy）。一定量的這種空心微球自漂浮在水面上組裝成太陽(yáng)能蒸發(fā)器，具有低導(dǎo)熱性和疏水潤(rùn)濕性等特性。在1個(gè)太陽(yáng)輻照度下，顯示出1.5516 kg/（m2·h）的蒸發(fā)速率。除此之外還具長(zhǎng)期耐鹽性和抗污染能力，TiO2和Ag具有協(xié)同抗菌作用，對(duì)黃曲霉和桿菌均具有抗菌性能。已報(bào)道的金屬材料類抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器的蒸發(fā)能力、抗菌性能等對(duì)比總結(jié)如表2所示。

金屬作為抗菌材料運(yùn)用于太陽(yáng)能蒸發(fā)器中主要問題是金屬對(duì)環(huán)境和人體的不確定性危害。為了降低毒性，人們常采用制備納米顆粒進(jìn)行抗菌。然而金屬納米顆粒制備技術(shù)復(fù)雜，增加太陽(yáng)能蒸發(fā)器的成本。在實(shí)驗(yàn)室中還原生成的納米金屬顆粒易出現(xiàn)還原不徹底、難以控制金屬納米顆粒的形態(tài)，會(huì)影響其抗菌性能。除此之外還需注意金屬納米顆粒在復(fù)合材料中是否有脫落的隱患。

2.2 半導(dǎo)體材料類抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器

光催化納米材料應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，已應(yīng)用于空氣和水凈化、太陽(yáng)電池、抗菌等諸多領(lǐng)域。光催化抗菌劑由于其快速有效的殺菌功效，無耐藥性和副作用，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

文獻(xiàn)［46］制備了一種具有三維（3D）多孔網(wǎng)絡(luò)的光熱復(fù)合水凝膠（MoS2@GH），其中抗菌多孔二硫化鉬（MoS2）納米花插在石墨烯之間。由于石墨烯和二硫化鉬都具有出色的太陽(yáng)能吸收能力和光熱轉(zhuǎn)換能力，再通過多層分孔結(jié)構(gòu)對(duì)反射光多次吸收進(jìn)一步提升光吸收率，加之優(yōu)異的抗鹽能力，使其可在0.9個(gè)太陽(yáng)輻照度（0.9 kW/m2）下實(shí)現(xiàn)3.2 kg/（m2·h）的超高效水蒸發(fā)速率。在實(shí)際應(yīng)用中，MoS2@GH具有延緩鹽漬結(jié)垢并抵抗細(xì)菌生物污染，這是因?yàn)槠瑺钍┖蚆oS2可誘導(dǎo)細(xì)菌膜發(fā)生物理?yè)p傷和產(chǎn)生活性氧殺死細(xì)菌細(xì)胞。如圖4a所示，文獻(xiàn)［47］通過簡(jiǎn)單的真空過濾，在親水性混合纖維素酯（MCE）基底上沉積了聚乙烯亞胺（PEI）接枝的多孔MoS2納米花，構(gòu)建了一種堅(jiān)固的多孔雙層自漂浮光熱膜，用于太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的界面水蒸發(fā)。在這種膜中，頂層的PEI接枝MoS2納米花充當(dāng)3D多孔納米水凝膠網(wǎng)絡(luò)。該膜在3.7個(gè)太陽(yáng)光輻射下的蒸發(fā)速率達(dá)到5.4 kg/（m2·h），其蒸發(fā)效率達(dá)到92%。MoS2作為一種半導(dǎo)體光催化材料具有一定的抗菌活性，可對(duì)細(xì)菌細(xì)胞產(chǎn)生物理?yè)p傷和氧化應(yīng)激，PEI中的許多陽(yáng)離子可取代二價(jià)陽(yáng)離子（Mg2+和Ca2+），穩(wěn)定細(xì)菌最外層表面的凈負(fù)電荷，從而破壞細(xì)菌細(xì)胞膜。如圖4b所示，文獻(xiàn)［48］利用非化學(xué)計(jì)量Co2.67S4納米粒子的低成本、高產(chǎn)量和簡(jiǎn)化的制造工藝特性，合成了Co2.67S4沉積的聚四氟乙烯膜（PTFE膜）。制備的PTFE膜不僅具有不錯(cuò)的水蒸發(fā)速率（2.62 kg/（m2·h））和蒸發(fā)效率（90%以上），也表現(xiàn)出強(qiáng)烈的疏水性和優(yōu)異的循環(huán)耐久性。平板菌落計(jì)數(shù)和熒光染色均表明：PTFE膜與光照射相結(jié)合可極大地抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，甚至完全滅活細(xì)菌。其抗菌機(jī)制可能是因?yàn)楣獯呋饔闷茐牧思?xì)菌細(xì)胞壁。

文獻(xiàn)［49］報(bào)告了由Ti3C2Tx（MXene）涂層纖維素膜組成的光熱膜，用于高效太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的水蒸汽蒸發(fā)消毒。由于MXene涂層作為高效抑菌劑，MXene/纖維素膜顯示出較高的抗菌效率（高于99.9%）。MXene片的粗糙和尖銳邊緣能引起物理應(yīng)力和破壞細(xì)菌膜。所制備MXene/纖維素光熱膜，在一個(gè)太陽(yáng)輻照度下，水蒸發(fā)速率高達(dá)1.44 kg/（m2·h），蒸發(fā)效率為90%。這種柔韌、抗生物、防污、高效的光熱膜在廢水處理上表現(xiàn)出巨大潛力。文獻(xiàn)［50］通過在親水多孔PLA（聚乳酸）/TiO2表面簡(jiǎn)單地噴涂疏水性MXene/PDMS（聚二甲基硅氧烷）涂層，制造了一種不僅具有高蒸發(fā)性能而且具有穩(wěn)定表面疏水性的纖維膜。在一個(gè)太陽(yáng)輻照度下具有1 kg/（m2·h）的蒸發(fā)速率，并表現(xiàn)出99.95%的高脫鹽率。由于TiO2、MXene抗菌性能良好，該蒸發(fā)器的抗菌活性高達(dá)100%。采用該膜接觸培養(yǎng)大腸桿菌在30 min后迅速減少，60 min后甚至完全殺死。文獻(xiàn)［51］開發(fā)了一種通過固相微波熱沖擊（SMTS）方法，制備用于高效海水淡化和凈化的光熱復(fù)合材料的通用策略。由于氧化石墨烯（GO）和微波過熱的還原特性，其表面的CuO前驅(qū)體可在短時(shí)間內(nèi)還原為負(fù)載Cu簇的Cu2O納米顆粒，最終構(gòu)建rGO-Cu2O-Cu的復(fù)合界面，在一個(gè)太陽(yáng)光的照射下，蒸發(fā)速率為1.28 kg/（m2·h）。Cu2O在蒸發(fā)過程中可被太陽(yáng)光激發(fā)，光激發(fā)的電子與氧反應(yīng)形成·O2-，而空穴與水反應(yīng)形成·OH。兩者都表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，可殺死水中的細(xì)菌和真菌。已報(bào)道的半導(dǎo)體材料類抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器的蒸發(fā)能力、抗菌性能等對(duì)比總結(jié)如表3所示。

半導(dǎo)體光催化材料應(yīng)用于抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器在發(fā)揮抗菌作用的同時(shí)，還可進(jìn)一步提升太陽(yáng)能蒸發(fā)器的光利用效率。半導(dǎo)體材料通常選用的是納米顆粒，需與其他材料進(jìn)行復(fù)合制備太陽(yáng)能蒸發(fā)器，制備過程中一定要注意納米顆粒的復(fù)合穩(wěn)定性，防止使用過程中納米顆粒脫落。

2.3 有機(jī)材料類抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器

有機(jī)抗菌劑種類多、來源廣泛，普遍應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、紡織業(yè)等，具有殺菌速度快、殺菌能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

如圖5a所示，文獻(xiàn)［52］設(shè)計(jì)了一種由聚乙烯醇（PVA）和木質(zhì)素磺酸鈉（SLS）構(gòu)成，并加入碳納米管（CNT）作為光吸收材料的水凝膠基太陽(yáng)能蒸發(fā)器（PVA/SLS-CNT水凝膠），該凝膠對(duì)大腸桿菌具有顯著地抑菌效果。SLS中存在酚羥基和磺酸鹽基團(tuán)，磺酸基團(tuán)在水溶液中可發(fā)生電離，產(chǎn)生磺酸根陰離子，降低細(xì)胞表面的pH值，由此增加細(xì)胞膜表面應(yīng)力導(dǎo)致細(xì)胞膜破裂，酚羥基具有抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的作用［53-54］。采用該凝膠進(jìn)行鹽水淡化，并對(duì)染料污染溶液、湖水、重金屬離子溶液、酸性水和堿性水等廢水進(jìn)行凈化，在一個(gè)太陽(yáng)輻照度下，蒸發(fā)器依然能表現(xiàn)出2.05 kg/（m2·h）的蒸發(fā)速率，展示了良好的抗污能力。文獻(xiàn)［55］開發(fā)了基于［2-（甲基丙烯酰氧基）乙基］三甲基氯化銨（METAC）和具有細(xì)菌抑制能力的PPy陽(yáng)離子光熱水凝膠（CPHs）。CPHS對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有不錯(cuò)的抗菌效果。通過對(duì)經(jīng)過CPHs蒸發(fā)處理后的水與未處理過的水滴到瓊脂平板上進(jìn)行培養(yǎng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，處理后的水在瓊脂平板上未出現(xiàn)明顯的菌落，證明了CPHs的水消毒能力。在CPHs的凝膠網(wǎng)絡(luò)上含有大量的氨基，其殺菌機(jī)制是凝膠上存在的陽(yáng)離子導(dǎo)致微生物膜破裂死亡，該凝膠基太陽(yáng)能蒸發(fā)器在用于湖水淡化時(shí)，展現(xiàn)出穩(wěn)定的蒸發(fā)性能，一個(gè)太陽(yáng)輻照度下的蒸發(fā)速率為1.592 kg/（m2·h），蒸發(fā)效率為89.46%。

如圖5b所示，文獻(xiàn)［56］報(bào)告了一種殼聚糖、聚丙烯酰胺（PAAm）、PPy合成的3層集成的梯度水凝膠基太陽(yáng)能蒸發(fā)器，對(duì)含有各種微生物的污水處理24 h后，能致死多種細(xì)菌病原微生物。該水凝膠中的殼聚糖是一種天然的有機(jī)抗菌材料，具有豐富的氨基（NH2），氨基易結(jié)合水中電離出的氫離子形成帶正電荷的—NH3+，正電荷將與帶負(fù)電荷的細(xì)菌發(fā)生靜電反應(yīng)并殺死細(xì)菌。除此之外，它能在一個(gè)陽(yáng)光照射下具有2.41 kg/（m2·h）的高水分蒸發(fā)率，且在實(shí)際應(yīng)用中，將該凝膠置于含有3.5%NaCl和細(xì)菌混合物的模擬海水中，它在14 d的持續(xù)蒸發(fā)中呈現(xiàn)出穩(wěn)定的蒸發(fā)速率。如圖5c所示，文獻(xiàn)［27］開發(fā)了一種由鄰苯二酚功能化的殼聚糖網(wǎng)絡(luò)和醌錨定活性炭顆粒（CCS）組成的抗菌水凝膠（ABH），能在60 min內(nèi)快速殺滅細(xì)菌，對(duì)常見的金黃色葡萄球菌、大腸桿菌以及致病菌銅綠假單胞菌表現(xiàn)出90%以上的抗菌效果。其抗菌機(jī)制主要是通過空氣和水中的O2引發(fā)鄰苯二酚基團(tuán)的自發(fā)氧化產(chǎn)生過氧化氫殺滅微生物。同時(shí)，水凝膠網(wǎng)絡(luò)中的醌修飾活性炭（QAC）顆粒促進(jìn)與各種生物巰基的反應(yīng)性，如蛋白質(zhì)和代謝物中發(fā)現(xiàn)的巰基，以進(jìn)一步增強(qiáng)殺菌效果。實(shí)驗(yàn)證明，ABH能在污水中浸泡15 d前后保持一個(gè)穩(wěn)定的蒸發(fā)性能，并在一個(gè)太陽(yáng)輻照度下ABH具有3.4 kg/（m2·h）的超高蒸發(fā)速率。文獻(xiàn)［57］研究一種以海藻酸鈉為基質(zhì)，聚多巴胺為吸光劑的新型水凝膠（SAPH）。該凝膠具有發(fā)達(dá)的孔道，可見光吸收率在94%以上，在1個(gè)太陽(yáng)輻照度下，蒸發(fā)速率達(dá)到1.40 kg/（m2·h），蒸發(fā)效率為91.4%。使用該凝膠系統(tǒng)凈化的水中總?cè)芙夤腆w（TDS）的濃度遠(yuǎn)低于家庭常用的自來水，可為家庭使用提供飲用水，在海水淡化、水消毒、廢水處理上也很有潛力。聚多巴胺在光的催化下與氧反應(yīng)，可生成許多活性氧，這有助于殺滅細(xì)菌。已報(bào)道的有機(jī)材料類抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器的蒸發(fā)能力、抗菌性能等對(duì)比總結(jié)如表4所示。

有機(jī)抗菌材料使用較早，相關(guān)技術(shù)較為成熟。然而，其耐熱性差、易分解、易揮發(fā)以及安全問題也值得深思。除此之外，一些抗生素類有機(jī)抗菌材料在長(zhǎng)期使用時(shí)易使得細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性，引發(fā)新的抗菌問題。開發(fā)利用天然的有機(jī)抗菌材料，通過改性或復(fù)合手段進(jìn)一步提升其抗菌性能，將成為抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器一種不錯(cuò)的選擇。

3 結(jié) 論

近年來，有關(guān)太陽(yáng)能界面蒸發(fā)技術(shù)的研究如火如荼，在海水淡化、廢水處理等方面都發(fā)揮著重要作用?？咕吞?yáng)能蒸發(fā)器的研制與應(yīng)用，不僅可從苦咸水中獲取淡水資源，還能實(shí)現(xiàn)水消毒，有望成為解決水資源污染與短缺問題的新選擇。抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器的研發(fā)尚處于初始階段，未來需面對(duì)許多挑戰(zhàn)：

1）在抗菌材料的運(yùn)用上要注意其安全性問題。金屬材料、半導(dǎo)體材料通常選用納米粒子，然而納米材料的生物安全性問題一直很有爭(zhēng)議，將其用于太陽(yáng)能蒸發(fā)器制取淡水務(wù)必要慎重。有機(jī)合成材料在淡水中的殘留，也會(huì)對(duì)水體的安全性造成威脅。開發(fā)無毒可回收的抗菌材料具有必要性。

2）由于太陽(yáng)能蒸發(fā)器需長(zhǎng)期在戶外環(huán)境運(yùn)作，不僅在蒸發(fā)性能上需長(zhǎng)期的穩(wěn)定性，而且在抗菌性能上也需保持長(zhǎng)久的抗菌活性。然而目前已開發(fā)的抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器忽略了抗菌材料在太陽(yáng)能蒸發(fā)器上的使用壽命，并未進(jìn)行抗菌性能長(zhǎng)期穩(wěn)定性的一個(gè)相關(guān)檢測(cè)。長(zhǎng)久穩(wěn)定的抗菌性能關(guān)乎著抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器是否能應(yīng)用于實(shí)際生活。

3）除此之外，太陽(yáng)能蒸發(fā)器在抗菌性能檢測(cè)方面上暫時(shí)不具備統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，如檢測(cè)時(shí)抗菌材料的用量不統(tǒng)一、抗菌測(cè)試方法不統(tǒng)一等，導(dǎo)致難以對(duì)目前的抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器的抗菌性能進(jìn)行評(píng)價(jià)比較。盡快制定太陽(yáng)能蒸發(fā)器的抗菌性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)將有助于推動(dòng)抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器的快速發(fā)展，獲取更加清潔、安全的淡水資源。

由于全球淡水資源匱乏和能源的短缺，利用抗菌型太陽(yáng)能蒸發(fā)器進(jìn)行海水淡化和污水處理的方式，預(yù)計(jì)在未來將更加受到關(guān)注。

［參考文獻(xiàn)］

［1］"""" SONG J E， LI T A， WRIGHT-CONTRERAS L， et al. A review of" the" current" status" of"" small-scale"" seawater" reverse osmosis desalination［J］. Water international， 2017， 42（5）： 618-631.

［2］"""" TAO P， NI G， SONG C Y， et al. Solar-driven interfacial evaporation［J］. Nature energy， 2018， 3（12）： 1031-1041.

［3］"""" KIM J T， HWANG J W， KIM S H， et al. Interfacial solar evaporator-physical principles and fabrication methods［J］. International journal of precision engineering and manufacturing-green technology， 2021， 8（4）： 1347-1367.

［4］"""" XU Y， MA J X， HAN Y， et al. Multifunctional CuO nanowire mesh for highly efficient solar evaporation and water" purification［J］." ACS" sustainable" chemistry" amp; engineering， 2019， 7（5）： 5476-5485.

［5］"""" HUANG W， SU P W， CAO Y， et al. Three-dimensional hierarchical"" CuxS-based"" evaporator"" for"" high-efficiency multifunctional solar distillation［J］. Nano energy， 2020， 69： 104465.

［6］"""" WALDMAN A J， BALSKUS E P. The human microbiota， infectious disease， and global health： challenges and opportunities［J］. ACS infectious diseases， 2018， 4（1）： 14-26.

［7］"""" NI?O-MARTíNEZ N， SALAS OROZCO M F， MARTíNEZ-CASTA?óN"""" G A，"""" et"""" al."""" Molecular mechanisms of bacterial resistance to metal and metal oxide nanoparticles［J］. International journal of molecular sciences， 2019 ， 20（11）： 2808.

［8］"""" VALLYATHAN V， SHI X. The role of oxygen free radicals in"" occupational"" and ""environmental"" lung"" diseases［J］. Environmental health perspectives， 1997， 105（Suppl 1）： 165-177.

［9］"""" SLAVIN Y N， ASNIS J， H?FELI U O， et al. Metal nanoparticles： understanding the mechanisms behind antibacterial activity［J］. Journal of nanobiotechnology， 2017， 15（1）： 1-20.

［10］""" JIAO J Y， ZHANG S T， QU X H， et al. Recent advances in research on antibacterial metals and alloys as implant materials［J］."""" Frontiers""" in""" cellular""" and""" infection microbiology， 2021， 11： 693939.

［11］""" BIRBEN E， SAHINER U M， SACKESEN C， et al. Oxidative stress and antioxidant defense［J］. World allergy organization journal， 2012， 5（1）： 9-19.

［12］""" MANKE A， WANG L Y， ROJANASAKUL Y. Mechanisms"" of"" nanoparticle-induced"" oxidative"" stress" and toxicity［J］. BioMed research international， 2013， 2013： 942916.

［13］""" KIM S Y， PARK C， JANG H J， et al. Antibacterial strategies inspired by the oxidative stress and response networks［J］. Journal of microbiology， 2019， 57（3）： 203-212.

［14］""" ANGELOVA P R， ABRAMOV A Y. Functional role of mitochondrial reactive oxygen species in physiology［J］. Free radical biology and medicine， 2016， 100： 81-85.

［15］""" MARYANOVICH M， GROSS A. A ROS rheostat for cell fate regulation［J］. Trends in cell biology， 2013， 23（3）： 129-134.

［16］""" GOLD K， SLAY B， KNACKSTEDT M， et al. Antimicrobial" activity" of" metal" and" metal-oxide" based nanoparticles［J］. Advanced therapeutics， 2018， 1（3）： 1700033.

［17］""" GODOY-GALLARDO M， ECKHARD U， DELGADO L M， et al. Antibacterial approaches in tissue engineering using metal ions and nanoparticles： from mechanisms to applications［J］. Bioactive materials， 2021， 6（12）： 4470-4490.

［18］""" LIKODIMOS V. Advanced photocatalytic materials［J］. Materials， 2020， 13（4）： 821.

［19］""" TRUFFIER-BOUTRY""""""" D，""""""" FIORENTINO""""""" B， BARTOLOMEI V， et al. Characterization of photocatalytic paints：a relationship between the photocatalytic properties-release of nanoparticles and volatile organic compounds［J］. Environmental science： nano， 2017， 4（10）： 1998-2009.

［20］""" ELGOHARY E A， MOHAMED Y M A， EL NAZER H A， et al. A review of the use of semiconductors as catalysts in the"" photocatalytic"" inactivation"" of"" microorganisms［J］. Catalysts， 2021， 11（12）： 1498.

［21］""" WANG L Z， ZHAO J H， LIU H M， et al. Design， modification and"" application""" of""" semiconductor""" photocatalysts［J］. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers， 2018 ， 93： 590-602.

［22］""" LIU Y， HUANG J， FENG X H， et al. Thermal-sprayed photocatalytic coatings for biocidal applications： a review［J］. Journal of thermal spray technology， 2021， 30（1/2）： 1-24.

［23］""" GONG M F， XIAO S L， YU X， et al. Research progress of photocatalytic sterilization over semiconductors［J］. RSC advances， 2019， 9（34）： 19278-19284.

［24］""" LIU Y E， ZENG X K， HU X Y， et al. Solar-driven photocatalytic disinfection over 2D semiconductors： the generation and effects of reactive oxygen species［J］. Solar RRL， 2021， 5（6）： 2000594.

［25］""" ZHOU Z L， LI B， LIU X M， et al. Recent progress in photocatalytic antibacterial［J］. ACS applied bio materials， 2021， 4（5）： 3909-3936.

［26］""" EMAM H E. Antimicrobial cellulosic textiles based on organic compounds［J］. 3 biotech， 2019， 9（1）： 1-14.

［27］""" GUO Y H， DUNDAS C M， ZHOU X Y， et al. Molecular engineering of hydrogels for rapid water disinfection and sustainable solar vapor generation［J］. Advanced materials， 2021， 33（35）： 2102994.

［28］""" MENG H， LI Y T， FAUST M， et al. Hydrogen peroxide generation and biocompatibility of hydrogel-bound mussel adhesive moiety［J］. Acta biomaterialia， 2015， 17： 160-169.

［29］""" KROGSGAARD M， NUE V， BIRKEDAL H. Mussel-inspired""" materials："" self-healing"" through""" coordination chemistry［J］." Chemistry-A European"" journal，" 2016，" 22（3）： 844-857.

［30］""" FU Y， YANG L， ZHANG J H， et al. Polydopamine antibacterial materials［J］. Materials horizons， 2021， 8（6）： 1618-1633.

［31］""" EBRAHIMI A， GOHARSHADI E K， MOHAMMADI M. Reduced graphene oxide/silver/wood as a salt-resistant photoabsorber in solar steam generation and a strong antibacterial" agent［J］. Materials chemistry and physics， 2022， 275： 125258.

［32］""" WANG W， XUE C， MAO X. Chitosan： structural modification，"" biological"" activity"" and"" application［J］. International journal of biological macromolecules， 2020， 164： 4532-4546.

［33］""" ANDRES Y， GIRAUD L， GERENTE C， et al. Antibacterial effects of chitosan powder： mechanisms of action［J］. Environmental technology， 2007， 28（12）： 1357-1363.

［34］""" YAN D Z， LI Y， LIU Y L， et al. Antimicrobial properties of chitosan and chitosan derivatives in the treatment of enteric infections［J］. Molecules， 2021， 26（23）： 7136.

［35］""" LIMA V N， OLIVEIRA-TINTINO C D M， SANTOS E S， et al. Antimicrobial and enhancement of the antibiotic activity by phenolic compounds： gallic acid， caffeic acid and pyrogallol［J］. Microbial pathogenesis， 2016， 99： 56-61.

［36］""" MATOS M， CLARO F C， LIMA T A M， et al. Acetone：water fractionation of pyrolytic lignin improves its antioxidant"" and"" antibacterial"" activity［J］."" Journal"" of analytical and applied pyrolysis， 2021， 156： 105175.

［37］""" REMPE C S， BURRIS K P， LENAGHAN S C， et al. The potential of systems biology to discover antibacterial mechanisms"""" of"""" plant"""" phenolics［J］.""" Frontiers""" in microbiology， 2017， 8： 422.

［38］""" QU W， ZHAO H N， ZHANG Q， et al. Multifunctional Au/Ti3C2 photothermal membrane with antibacterial ability for stable and efficient solar water purification under the full spectrum［J］. ACS sustainable chemistry amp; engineering， 2021， 9（34）： 11372-11387.

［39］""" YANG J， CHEN Y， JIA X H， et al. Wood-based solar interface evaporation device with self-desalting and high antibacterial activity for efficient solar steam generation［J］. ACS applied materials amp; interfaces， 2020， 12（41）： 47029-47037.

［40］""" EBRAHIMI A， GOHARSHADI E K， MOHAMMADI M. Reduced" graphene" oxide/silver/wood" as" a" salt-resistant photoabsorber in solar steam generation and a strong antibacterial agent［J］. Materials chemistry and physics， 2022， 275： 125258.

［41］""" MOGHAYEDI M， GOHARSHADI E K， GHAZVINI K， et al. Improving antibacterial activity of phosphomolybdic acid using graphene［J］. Materials chemistry and physics， 2017， 188： 58-67.

［42］""" XU Y， MA J X， HAN Y， et al. A simple and universal strategy to deposit Ag/polypyrrole on various substrates for enhanced interfacial solar evaporation and antibacterial activity［J］. Chemical engineering journal， 2020， 384：123379.

［43］""" WANG Z F， NIU J， WANG J X， et al. Rational design of photothermal" and" anti-bacterial foam" with" macroporous structure for efficient desalination of water［J］. Frontiers in chemistry， 2022， 10： 912489.

［44］""" LI S A， LIU D C， HE Y S， et al. Multifunction hybrid aerogel capable of reducing silver ions during solar-driven interfacial evaporation［J］. ACS sustainable chemistry amp; engineering， 2022， 10（23）： 7463-7472.

［45］""" WANG S， NIU Y， YAN L J， et al. Recyclable solar evaporator based on hollow glass microspheres for water purification and desalination［J］. Journal of environmental chemical engineering， 2022， 10（5）： 108254.

［46］""" LI Y L， SHI X L， SUN L J， et al. Composite hydrogel-based" photothermal" self-pumping" system" with" salt" and bacteria resistance for super-efficient solar-powered water evaporation［J］. Desalination， 2021， 515： 115192.

［47］""" LI Y L， ZHAO M Y， XU Y S， et al. Manipulating light trapping and water vaporization enthalpy via porous hybrid nanohydrogels for enhanced solar-driven interfacial water evaporation with antibacterial ability［J］. Journal of materials chemistry A， 2019， 7（47）： 26769-26775.

［48］""" ZHAO" L，" YANG" Q" Z，" GUO" W，" et" al." Co2.67S4-based photothermal membrane with high mechanical properties for efficient solar water evaporation and photothermal antibacterial"" applications［J］." ACS" applied" materials" amp; interfaces， 2019， 11（23）： 20820-20827.

［49］""" ZHA X J， ZHAO X， PU J H， et al. Flexible anti-biofouling MXene/cellulose fibrous membrane for sustainable""" solar-driven""" water""" purification［J］."" ACS applied materials amp; interfaces， 2019， 11（40）： 36589-36597.

［50］""" LI Y S， WU T， SHEN H， et al. Flexible MXene-based Janus porous fibrous membranes for sustainable solar-driven desalination and emulsions separation［J］. Journal of cleaner production， 2022， 347： 131324.

［51］""" XIAO" S" N，" ZHAO" X" W，" LIU" S" Y，" et" al." rGO-CuOx composites reduced by solid-phase microwave thermal shock""" for""" high-efficient""" seawater""" desalination""" and purification［J］. Advanced sustainable systems， 2022， 6（5）： 2100500.

［52］""" HAO L， LIU N， BAI H Y， et al. High-performance solar-driven interfacial evaporation through molecular design of antibacterial， biomass-derived hydrogels［J］. Journal of colloid and interface science， 2022， 608： 840-852.

［53］""" 姜婷婷. 普魯士藍(lán)基光熱納米材料的構(gòu)筑及其殺菌性能研究［D］. 哈爾濱： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 2019 .

JIANG T T. Fabrication and sterilization properties of Prussian""" blue-based""" photothermal""" nanomaterials［D］. Harbin： Harbin Institute of Technology， 2019.

［54］""" PEDDINTI B S T， SCHOLLE F， VARGAS M G， et al. Inherently self-sterilizing charged multiblock polymers that kill" drug-resistant"" microbes"" in""" minutes［J］." Materials horizons， 2019， 6（10）： 2056-2062.

［55］""" PENG B L， GAO Y J， LYU Q Q， et al. Cationic photothermal hydrogels with bacteria-inhibiting capability for freshwater production via solar-driven steam generation［J］. ACS applied materials amp; interfaces， 2021， 13（31）： 37724-37733.

［56］""" XU T， XU Y X， WANG J Y， et al. Sustainable self-cleaning evaporator for long-term solar desalination using gradient""" structure""" tailored""" hydrogel［J］.""" Chemical""" engineering journal， 2021， 415： 128893.

［57］""" CHEN S N， MA D N， GAO W X， et al. High efficiency solar steam generator comprising sodium alginate-polydopamine hydrogel for photothermal water sanitation［J］. Sustainable energy technologies and assessments， 2022， 51： 101998.

RESEARCH PROGRESS OF ANTIBACTERIAL SOLAR EVAPORATORS

Yang Xiaoqin1，Tang Jiebin1，2，Li Wei1，Lu Xi1，Song Zhaoping1

（1. State Key Laboratory of Biobased Material and Green Papermaking， Qilu University of Technology， Shandong Academy of Sciences，

Ji’nan 250353， China； 2. Institute for Advanced Interdisciplinary Research （IAIR）， University of Jinan， Ji’nan 250022， China）

Abstract：Solar interfacial evaporation is a technology of efficient utilization of solar energy proposed in recent years. Solar evaporator is the key component of solar interfacial evaporation system. The antibacterial performance of solar evaporator plays an important role in seawater desalination. In this review， the antibacterial materials and their antibacterial mechanism are introduced， and then the research progress and application of the antibacterial solar evaporators are summarized respectively. In addition， the prospect and future challenges of antibacterial solar evaporators are discussed， so as to provide reference for the follow-up research and development of antibacterial solar evaporators and their application in solar desalination.

Keywords：solar energy； evaporation； desalination； antibacterial material； antimicrobial mechanism