基于此，东华大学覃小红教授和张雪萍研究员开发了一种简单的集成策略来合成基于氯化锂(LiCl)的超吸湿海绵。这一方法摒弃了传统的浸渍法，转而采用在三聚氰胺海绵上利用多巴胺(DA)聚合过程固定氯化锂（简称PMS）的新途径。通过多巴胺分子中的-OH和-NH2基团与氯化锂发生螯合作用，实现LiCl在海绵中的均匀稳定固定，显著提升吸湿性能。加入碳纳米管(CNTs)后形成的LiCl/PMS/CNTs复合海绵具有三维多孔结构，吸湿动力学优异，在相对湿度15%、30%和60%下，平衡吸湿量分别为1.26、1.81和3.13 g g-1。此外，在1.0倍太阳辐射的照射下，LiCl/PMS/CNTs复合海绵能够在短短70分钟内迅速释放出其吸附水分的90%。在模拟的干旱环境（30℃，30%相对湿度）下，基于LiCl/PMS/CNTs的水收集器实现了惊人的日产量，达到了3.47 kg kg-1 day-1。为了充分利用吸湿/解吸过程中产生的低品位热量，作者成功地将LiCl/PMS/CNTs复合海绵与热电模块相结合，打造出了一个兼具淡水生产和电力供应功能的双功能装置。该装置在吸湿和解吸过程中分别展现出了35.4 mW m-2和454.4 mW m-2的最大输出功率密度，标志着在能源和水资源双重短缺背景下的一种高效且可持续的解决方案的诞生。该成果以题为“Super Moisture-Sorbent Sponge for Sustainable Atmospheric Water Harvesting and Power Generation”发表在《Advanced Materials》上，郭瀚宇博士生为第一作者，覃小红教授、张雪萍研究员为通讯作者。 1.LiCl/PMS/CNTs的制备与表征 作者采用集成策略，将多巴胺(DA)、氯化锂(LiCl)和碳纳米管(CNTs)结合在三维多孔的三聚氰胺海绵(MS)上。多巴胺因富含-OH和-NH2基团，能与LiCl螯合，并自发聚合为聚多巴胺(PDA)，均匀沉积于MS表面（形成PMS）。此过程既确保LiCl颗粒均匀固定，又促进CNTs有效分散。为验证此螯合作用，使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)表征。FTIR显示PDA成功聚合，XPS则证实DA与LiCl的螯合，包括Li-O和Li-N螯合物，使LiCl牢固均匀固定于MS表面。
图1. LiCl/PMS/CNTs的制备与表征 2.LiCl/PMS/CNT的吸湿性能 LiCl/PMS/CNTs复合海绵利用LiCl与多巴胺的螯合作用，相比直接浸渍法制得的LiCl/MS/CNTs，吸湿率和速率更优，验证了策略的有效性。在15%、30%和60%相对湿度下，该材料分别190分钟、160分钟和220分钟内达吸湿平衡，吸湿量分别为1.26、1.81和3.13 g g-1，首小时吸湿速率高达0.74、1.36和2.59 g g-1 h-1，尤其在干燥气候下表现卓越。此外，该海绵因螯合作用而具有高循环稳定性，35次循环后性能无明显衰退。
图5. 同时进行大气水收集和发电 综上所述，作者开创性地提出了一种既简洁又高效的集成策略，该策略巧妙地利用了氯化锂（LiCl）与多巴胺（DA）之间的螯合作用，以及多巴胺在三聚氰胺海绵（MS）基质上的同步聚合反应，成功制备出了一种氯化锂分布均匀且结构稳定的盐基复合吸附剂。所得到的LiCl/PMS/CNTs海绵，凭借其独特的三维互连多孔结构，在相对湿度（RH）分别为15%、30%和60%的条件下，展现出了卓越的吸湿性能，吸湿率分别高达1.26、1.81和3.13 g g-1，特别是在相对湿度为30%的环境下，其第一小时的吸湿速率更是达到了惊人的1.36 g g-1 h-1。此外，LiCl/PMS/CNTs在1.0个太阳光照强度下，仅需70分钟即可释放出其吸附水分的90%，这一速度远超当前已报道的其他氯化锂基复合材料。 在模拟的干旱条件（30℃，30% RH）下，基于LiCl/PMS/CNTs的集水装置展现出了非凡的产水能力，日产量高达3.47 kg kg-1 day-1。更令人振奋的是，作者成功地将LiCl/PMS/CNTs海绵与热电模块相结合，构建了一个功能全面的双系统，该系统能够高效地利用集水过程中产生的热量，实现了淡水与电力的同步生产。这一创新性的工作不仅为开发便携式、低成本、高产量的太阳能驱动SAWH系统提供了全新的思路，同时也为更合理的水电联产探索出了新的途径。
