年沃尔夫化学奖得主、加州大学伯克利分校化学教授奥马尔·亚基（OmarYaghi），日前荣获年英国皇家化学会颁发的“水资源可持续发展奖”（SustainableWaterAward）。
奥马尔·亚基（OmarYaghi）。图｜Facebo获奖原因是他和团队“使用金属有机框架（MOF）推动了从沙漠空气中收集水的有效发展”。
这项研究的核心是被称为金属有机框架（MOF）的多孔化合物。特定设计的MOF可以吸附并冷凝空气中的水分，即使是在干燥的沙漠环境中也能有效工作。
亚基教授和研究团队在实验室。图｜Royal亚基教授呼吁未来有“个性化的水”。在他的愿景中，人们可以在家里使用太阳能驱动的水收集器，提供满足家庭需要的水，从而摆脱对自来水管网的依赖。
1、从空气里“榨”水
根据这项研究成果，以MOF为核心部件的水收集器，平均每公斤MOF每天能从低湿度空气中抽取超过1.3升水，超过维持生命所需的最低限度；在加利福尼亚莫哈韦沙漠进行的实地测试中，每公斤MOF每天产出0.7升水；即使在沙漠中最干燥的一天，在7%的相对湿度和超过27摄氏度的温度下，每公斤MOF每天仍能产生0.2升的水。
最新版本的收水机将环境空气吹到装有MOF的滤芯上（有机玻璃盒内可见）。MOF从干旱的空气中抽出水，然后通过温和的加热从MOF中去除。浓缩的水蒸气通过右侧的管子吹出，进入冷凝器。即使在莫哈韦沙漠这样干燥的地区，这一过程也能生产出可供饮用的水。图｜UCBerkeley
测试用的水收集器以太阳能电池板为动力，可以全天候工作。
“众所周知，要想在相对湿度低于40%的空气中冷凝水，需要将空气冷却到零摄氏度以下，这是不切实际的。”亚基教授说，“我们的收集器是在非常低的湿度下进行的，没有任何其他材料可以做到这一点。”
亚基教授研发的多孔材料。图｜RoyalSoc亚基创办的公司WaterHarvingInc.正在测试，并将很快推出一款微波炉大小的设备，每天可供应7至10升水，足够满足两到三名成人饮用需求——根据美国国家科学院的建议，成年男性和女性每天的水消耗量分别为3.7升和2.7升。
一个冰箱大小的收集器，每天将可提供至公升的水，足够一个家庭饮用、烹饪和淋浴。而在未来几年内，该公司希望能生产村庄级的收集器，每天能生产00升水。由此，人们可以就地取水，而不需要依赖自来水管网。
“大气的含水量几乎与所有河流和湖泊的水量一样多。收集这些水可以帮助干旱的沙漠变成绿洲。”亚基说。
亚基教授讲解多孔材料。图｜RoyalSocie2、神奇的MOF
水收集器的核心成分MOF，是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。
打个比方，就如同一个以金属为骨架、有机材料做填充的海绵。它的多孔性非常强，一克MOF的表面积相当于一个足球场。
亚基的团队在年制造了名为MOF-、基于金属锆的第一代吸水材料。环境空气中的水分子会粘附在材料的内表面上，这一过程称为吸附作用。
MOF内部的湿度增加到即使在室温下也会冷凝的程度，就像湿度较高时水在较冷的表面上凝结一样。当MOF稍微加热时，水会回流出来，可以冷凝和收集。
年测试的新设备，使用基于铝的MOF-，它能比MOF-多容纳30%的水。此外，新型号不再是被动的，而是使用太阳能电池板，驱动风扇将环境空气吹过盒内的MOF，使MOF更多暴露在空气中。
亚基教授的研究团队展示了去年秋天在莫哈韦沙漠中从收水机收集的水。图｜UCBerkeley
用MOF填充的盒子大约10英寸（25厘米）见方，5英寸（13厘米）厚，中间有两组通道：一组用于吸附水，另一组用于将水排出冷凝器。通过这两处改进，新设备的效率是早期版本的10倍。
经过吸附-冷凝收集而来的水中，没有发现金属或有机物。
MOF的用途非常广泛。除了收集空气中的水分，其他类型的MOF还可以用于从烟尘中吸附二氧化碳，催化化学反应或分离加工厂的石化产品等。
3、诺贝尔奖热门候选
亚基出生于约旦——一个80%疆域为沙漠、非常缺水的国家。目前，已有多个缺水国家对水收集器表现出浓厚兴趣，希望能尽快投入实际应用。
亚基教授是“网状化学”这一化学分支领域的开拓者。他提出“积木搭建”的方法，生产金属有机框架（MOF）、共价有机框架（COF）和沸石亚米达唑框架（ZIF）等多孔新材料。
这些物质是迄今已知的多孔性最强的物质，可以很容易地通过化学方法进行设计和转化，在氢和甲烷储存、碳捕获和转化以及催化方面极具应用价值。
因为在网状化学领域的开拓性贡献，亚基教授近年来一直是诺贝尔化学奖的有力竞争者。亚基教授是美国国家科学院院士，获得的科学奖项包括费萨尔国王国际科学奖（年）、阿尔伯特爱因斯坦世界科学奖（年）、BBVA基金会基础科学知识前沿奖（年），沃尔夫化学奖（年）、埃尼能源卓越奖（年）、瑞典皇家科学院格雷戈里·阿米诺夫奖（年）等。
参考信源：
1.RoyalSocietyofChemistry,ProfessorOmarYaghi,
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