EcoMat：可调曲率凹凸微透镜阵列增强水中有机污染物的光降解：一种非接触模式

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研究背景

太阳能驱动的光降解是一种可持续且环保的过程，可用于去除水中的有机污染物，但面临着诸如能量转换率低、维护成本高和对环境过于敏感等挑战。微透镜（ML）技术的出现有望提高太阳能反应器内部的光能转移效率。但传统凸透镜的焦距在微米尺度，必须将其放置在反应器内才可以聚焦在水中，这种接触式模式容易缩短ML的使用寿命，且随着微透镜阵列（MLA）的老化，会不可避免地对已处理的水造成二次污染。因此，具有非接触模式的ML具有潜在的替代性和应用性。当ML排列成特定的图案，即MLA时，它们在有限空间内可以产生更强的聚焦效果。

成果简介

阿尔伯塔大学Xuehua Zhang, Mohamed Gamal El-Din和诺森比亚大学Ben Bin Xu在EcoMat发表研究论文，作者通过优化光分布，开发了可重复使用的凹凸微透镜阵列（MLAs），以实现更高效的太阳能光降解。通过在聚二甲基硅氧烷弹性体上压印凹凸微透镜阵列，制备了基半径为 ～5 μm的凹凸MLAs。凹凸MLAs采用非接触反应器模式，可防止MLAs脱落或受到污染。作者利用基于多次溶剂交换和局部光聚合过程的可扩展方法制备了凸透镜阵列模板。制备的凹凸MLAs具有可调曲率，使其能够轻松集成到太阳能驱动的反应器中进行光降解而不接触处理后的水相。通过共聚焦显微镜和光学模拟的验证表明，凹凸MLAs中焦点处的总光强度，即聚焦效果的强度，与凸MLAs中的相当。此外，当纵横比（深度与横向半径之比）从0.50变为0.52时，凹凸MLAs中的峰值强度增加了16%，与凸MLAs中的情况类似。凹凸MLAs的强烈聚焦效果最大程度提高了甲基橙和多菌灵的光降解效率，分别为512%和86.3%。值得注意的是，凹凸MLAs的有效性在低强度辐照、真实河水样品或高浊度水溶液中也得到了证实。

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《生态材料（英文）》（EcoMat）是由香港理工大学与Wiley共同出版的开放获取旗舰期刊，聚焦绿色能源与环境领域的先进功能材料，旨在成为国际高质量的跨学科科学研究交流平台。期刊2022年度影响因子为14.6，JCI指数1.28，5年影响因子14.7，2022年度CiteScore为15，篇均来源期刊标准影响指标为1.647。在材料科学各领域位列前茅，其中科院分区为材料科学2区、材料科学综合3区、绿色可持续发展技术3区、物理化学2区。先后收录于DOAJ、SCIE、 ESCI等数据库。

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