摘要第一段太阳能驱动的空气取水技术在分布式供水方面具有巨大潜力但其应用受限于两大关键问题夜间高湿吸附窗口未被充分利用以及传统吸附剂所需脱附温度过高导致白天脱附不足。本研究提出一种复合吸附剂策略将LiCl的低汽化焓与MOFNi₂Cl₂(BTDD)的高吸附容量和稳定性协同结合实现比典型MOF系统90°C更低的脱附温度60°C从而显著降低脱附能耗。同时该复合材料在夜间可充分利用高湿环境持续吸附。最终SAWH设备的太阳能-水转化效率在大陆性气候测试中提升高达91%。引言与背景全球超过40亿人面临淡水短缺而大气中水蒸气含量相当于地表河流和湖泊总量的六倍。基于吸附的空气取水因其能适应不同湿度环境、并可由太阳能或废热驱动而受到广泛关注。MOF材料具有高比表面积和快速吸附动力学优势但其吸水容量受限于孔体积。相比之下LiCl等无机盐在高湿条件下可通过潮解实现超高吸水但存在泄漏和循环稳定性差的问题。因此将无机盐的高容量与MOF的快速动力学协同构建复合材料是提升AWH性能的有效策略。图表Supplementary Fig. 1, Fig. 1a, b, Supplementary Fig. 2复合材料的合成与表征采用浸渍法在室温下将不同浓度LiCl溶液负载于Ni₂Cl₂(BTDD)孔道中制备LiClNi₂Cl₂(BTDD)_xx10/20/30/40。其中30 wt% LiCl配方LiClNi₂Cl₂(BTDD)_30因其在高吸水容量与快速吸附动力学之间的最佳平衡被选用于后续研究。PXRD和SEM证实LiCl成功进入MOF孔道内部。N₂吸附等温线显示原始MOF的BET比表面积为1839 m²/g孔容为1.18 cm³/g孔径集中在2.20 nm复合材料比表面积降至504 m²/g孔容降至0.35 cm³/g孔径分布中心偏移至1.66 nm说明LiCl在孔道内形成单层覆盖。TOF-SIMS进一步验证了LiCl在MOF孔内的均匀分布。图表Supplementary Figs. 3–9, Fig. 1c水吸附与脱附性能LiClNi₂Cl₂(BTDD)_30在30°C、80% RH条件下的水吸附量高达3.46 g/g在50% RH下为1.72 g/g。其等温线呈现三步吸附行为盐的化学吸附、潮解和溶液吸收。在60°C条件下即可实现94.7%的脱附率。10次循环测试中吸水容量稳定超过3 g/g。图表Fig. 1d, e, f, Supplementary Fig. 10系统设计与热管理考虑到昼夜循环中吸附与脱附的热需求矛盾研究团队设计了一种模块化光热驱动AWH系统。系统由集成光热吸附床和双层隔热传热板的冷凝器组成可实现脱附与冷凝过程的热解耦。在实验室气候室测试中该系统的光热面板温度因脱附冷却效应下降超过10°C从97.9°C降至83.6°C。7小时内单位面积产水超过1 L/m²热效率提升25%体积产水能力达30.3 L/m³。多周期测试12次循环验证了系统稳定性。图表Fig. 2a–f, Supplementary Figs. 11–15不同气候区的户外对比实验在上海、济南、昆明三地开展户外实验所有条件保持一致无辅助设备。结果显示复合材料系统在所有环境下均优于纯MOF系统。在济南大陆性气候提升超过90%在上海和昆明分别提升约46%和约13%。复合材料系统在更低的光热温度下仍能更早产水早1小时并在夜间实现更长时间连续吸附。水质分析对收集到的水样进行离子浓度检测未检出Li⁺、Ni²⁺等金属离子与蒸馏水一致符合WHO饮用水标准。证实整个过程无盐泄漏水质安全。讨论通过在MOF孔道内引入LiCl显著降低了系统所需的脱附温度≤60°C并提升了高湿条件下的吸附容量。该复合材料策略提高了MOF材料在变湿环境下的动态适应性和脱附性能具有广泛的环保适应性。在济南等大陆性气候条件下水收集效率提升高达91%。方法与数据可用性MOFNi₂Cl₂(BTDD)采用回流合成法。复合材料通过浸渍不同浓度LiCl溶液制备。AWH装置采用304不锈钢制造模块尺寸为4×4 cm。