随着全球经济的持续发展和人口的不断增长，水资源短缺问题日益严峻，海水淡化技术因此备受关注。然而，传统海水淡化方法如反渗透和多效蒸馏等技术，不仅能源消耗高，还对生态环境造成负面影响。近年来，界面太阳能蒸发技术作为一种新型替代方案，以其低能耗、零排放和低运营成本等优势，成为缓解淡水资源短缺的可持续解决方案。

工业废弃物的资源回收，因其在环保和经济方面的双重效益，近年来备受关注。其中，钢渣作为钢铁行业的主要固体废弃物，产量巨大。传统的填埋处置方法不仅占用了大量土地，还存在潜在的环境污染风险。然而，钢渣因其高比热容和热导率特性，能有效储存热能，从而具备成为光热转换材料的潜力。将废弃钢渣用作低碳、环保的光热材料，应用于太阳能海水淡化，不仅有助于解决水危机，还能减少污染，实现双赢。然而，钢渣的光吸收能力低和亲水性差成为其在太阳能海水淡化应用中的关键瓶颈。

针对上述挑战，李晨蔚团队提出了一种创新策略：通过高温热解技术处理聚乙烯吡咯烷酮，制备出氮掺杂碳包覆改性炼钢渣材料。该复合材料在界面太阳能蒸发过程中表现出优异的性能，在风速为4 m s^-1的条件下，实现了约29 kg m^-2 h^-1的持续蒸发速率，显著优于其他光热材料。在理论分析方面，通过密度泛函理论深入研究了氮掺杂如何改善亲水性和增强水蒸发性能，为光热材料的合理设计与优化提供了重要科学依据。此外，结合有限元分析和实验研究，研究了孔隙率在不同风速下对盐水脱盐效率的影响，为不同季风区域的海水淡化材料的设计提供了理论支持。本研究还对该新型太阳能蒸发器在海水淡化过程中的碳足迹进行了评估，结果显示其运行过程中的碳排放量低于反渗透和多效蒸馏技术。

相关成果以“Solid waste-derived solar desalination devices: Enhanced efficiency in water vapor generation and diffusion”为题发表在在国际知名期刊Chemical Engineering Journal（影响因子：15.1；中科院大类一区）上。山东第一医科大学科创中心于佳卉副研究员为本文第一作者，李晨蔚教授与宁波诺丁汉大学吴韬教授为共同通讯作者，山东第一医科大学为本文第一完成单位。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.149870。