高效利用太阳能是解决能源危机和减少对化石燃料依赖的重要办法。将光热转换与光化学转换结合可以有效提高太阳能利用率，开发光热-光催化协同系统有望成为应对能源和水供应危机的潜在解决方案，这在缺水地区尤为重要。与传统的单一光热或光催化系统相比，协同光热-光催化系统提供了一种更有效的光管理解决方案，可促进太阳光谱的综合利用，紫外线区域用于光催化反应，而可见光和红外线区域的剩余太阳光谱可用于太阳能驱动的蒸气生成。

近日，南京林业大学田丹教授与南开大学卜显和院士、李柏延研究员合作发表了一项研究。该研究提出了一种受绿色植物光合作用启发的人工太阳能转换器（ASEC-NJFU-1）,它是由碳纳米管作为光收集器，COF基定向气凝胶作为定向反应器和运输器构建的。基于这种仿生木材结构，该太阳能转换器可以在自然光下从海水中同时生成淡水和过氧化氢。清洁水生成速率达到3.56 kg m^-2 h^-1,过氧化氢生成速率达到19 mM m^-2 h^-1,总的太阳能转化速率高达8047 kJ m^-2 h^-1。

该ASEC架构具有如下特征：（i）双层结构有利于将热量限制在蒸发表面，提高太阳能蒸汽生成效率；（ⅱ）设计的定向微米级通道（200μm）有助于整个太阳光谱（0.15-4μm）的进入，增强光沿通道的折射并减少反射，从而提高太阳能利用率；此外，垂直通道可以缩短水蒸气和反应物的扩散路径，降低水蒸气分子的反射和传质阻力；（ⅲ）重要的是，配备纳米级孔、离子官能团和催化功能的通道壁不仅有助于形成中间水，协同降低水的蒸发焓，而且确保催化位点的充分暴露，从而提高催化性能。