亮点 2：结构协同优化，显著提升蒸发效率
在石墨烯的支撑下，COF 在纳米尺度形成高度分散的三维多级孔结构，既实现 90% 的宽带光吸收效率，又构建高效连续的水传输通道，为光热转换与水分供给提供双重保障。更关键的是，异质电荷区域通过与盐离子的选择性相互作用，破坏刚性水合壳层，促进中间水形成，大幅降低液-气相变能量消耗。在 1 个太阳光强（1 kW・m-²）照射下，HCG-1 在 3.5 wt.% 盐水中的蒸发速率达 3.23 kg m-² h-¹，较纯水提升 12%。打破传统材料盐水蒸发效率低于纯水的固有局限。
亮点3：空间电荷调控，高效抑制盐积累
HCG-1通过精准设计异质电荷结构，实现对离子迁移的高效调控。其中，带负电的A-COF选择性吸附Na⁺，带正电的C-COF捕获Cl⁻，有效解耦Na⁺与Cl⁻的共迁移路径。这种“空间离子分离”机制防止了离子在蒸发界面局部富集和过饱和，从根本上抑制了盐结晶。实验表明，HCG-1 在 20 wt.% 高盐溶液中连续 12 小时蒸发无盐沉积，还具备自清洁能力，解决了传统太阳能蒸发器易盐堵、效率衰减的难题，为高盐环境下的长期稳定运行提供了可靠保障。
亮点 4：广谱适配复杂场景，实用价值突出
不仅在黄海真实海水中实现 2.97 kg m-² h-¹ 的稳定蒸发速率，还能高效处理含 Cr³⁺、Ni⁺等重金属离子的废水及甲基橙、亚甲基蓝等工业染料废水，净化效率接近 100%。更能耐受 1 M 强酸（H₂SO₄）和强碱（NaOH）环境，处理后水质 pH 接近中性，离子浓度降低三个数量级，完全符合 WHO 饮用水标准，适配多元化水处理需求。
图1.a)具有不同电荷类型的COF/石墨烯水凝胶(CGs)的结构示意图。b)异质电荷COF/石墨烯水凝胶(HCG)蒸发器的示意图。石墨烯网络中非均相分布的C-COF和A-COF促进了选择性离子相互作用，这种空间离子调节增强了IW的形成，减少了盐的结晶，并促进了盐分环境中稳定、高效的蒸发
图2.a) C-COF、A-COF和Z-COF的合成方案。b) C-COF、A-COF和Z-COF的XRD图谱，c) FTIR 光谱和d) zeta电位
图3.a) COF/石墨烯水凝胶（CGs）的实物照片。b) HCG-1的SEM图像和c) TEM图像。d) HCG-1的SEM图像及相应的EDS能谱图。e, f) HCG-1的AFM图像及相应的高度分布图。g) CGs的FTIR 光谱图，h) zeta电位和 i) UV–vis- NIR 光谱图
图4.a) 水蒸发实验装置示意图。b, c) CGs在1个太阳光照下, 3.5 wt.% 盐水中随时间变化的温度与质量变化曲线。d) CGs在1个太阳光照下的水蒸发速率与能量效率。e) HCG-1在纯水与3.5 wt.% 盐水中的蒸发速率与已有研究报道材料的对比。f) 差示扫描量热法（DSC）测定的CGs蒸发焓数值学
图5.a) HCG-1在纯水和3.5 wt.% 盐水中的拉曼光谱。b) 水凝胶网络中水分子存在形态的示意图。c) 不同CGs中中间水（IW）与自由水（FW）的比例。d) HCG-1在3.5 wt.% 盐水中的12天稳定性测试。e) HCG-1在1个太阳光照下在真实海水中的蒸发速率。f) HCG-1表面盐颗粒随时间溶解的照片。g) 在1个太阳光照下，ACG 、CCG、 ZCG 和HCG-1在20 wt.%盐水中连续蒸发12小时后的照片
图6.a) A-COF、C-COF和Z-COF的ESP分布图。 b) A-COF、C-COF和Z-COF对Na⁺/Cl⁻吸附能。 c) ACG 、CCG、 ZCG 和HCG-1的抗盐机理示意图
图7.a) 水收集装置的实物照片。 b) 海水淡化前后的离子浓度变化。 c) 污水净化前后的重金属离子浓度变化。 d) 染料污染水与净化水的紫外-可见光谱及实物照片。 e) 强酸性与强碱性水溶液的净化能力对比
本工作针对太阳能界面蒸发技术在高盐环境中面临的盐积累、蒸发效率衰减等关键问题，创新提出异质电荷 COF/石墨烯水凝胶设计。通过将阳离子 COF（C-COF）与阴离子 COF（A-COF）以精准比例在石墨烯网络中实现纳米尺度空间分离，构建出电荷分布可控的异质电荷水凝胶（HCG），既解决了传统 COF 粉末加工性差、缺乏宏观连通性的缺陷，又突破了两性离子水凝胶电荷调控精度不足的局限，借助空间离子选择性作用促进中间水形成、降低蒸发焓，实现高盐环境下更优异的蒸发性能与抗盐稳定性。
