人口增長和環(huán)境污染導致了嚴重的淡水短缺危機[1]，[2]。預計在未來25年內(nèi)，世界三分之二的人口將面臨水資源短缺[3]，[4]。目前的研究人員已經(jīng)開發(fā)了一系列策略，包括海水淡化和霧水收集，以捕獲淡水[5]，[6]，[7]，[8]，[9]。然而，海水淡化通常能耗較高[10]，而霧水收集則需要較高的相對濕度，并受到區(qū)域使用的限制[11]，[12]。空氣中普遍存在約12,900立方公里的水分，即使是在干旱地區(qū)，每千克空氣中也儲存了超過10克的水分，這是未充分利用的水資源之一[13]，[14]。因此，從空氣中提取淡水的大氣水收集（AWH）技術因其高效性和不受區(qū)域限制的特點而具有很大的潛力[15]，[16]，[17]，[18]，[19]。

水吸附和脫附能力是影響大氣水收集器性能的兩個重要因素（圖1a）。近年來，研究人員開發(fā)了一系列多孔吸附劑，包括傳統(tǒng)的硅膠和沸石[20]、新型水凝膠[21]，[22]，[23]，[24]，[25]，[26]、氣凝膠[27]，[28]以及金屬有機框架（MOF）[29]，[30]，[31]，[32]，[33]。此外，像LiCl、CaCl2這樣的吸濕性鹽也因其較寬的相對濕度范圍內(nèi)的高吸水能力而被廣泛用于AWH[34]。然而，吸濕性鹽在吸水過程中容易發(fā)生顆粒團聚，并且在水化過程中表面會形成一層鈍化層，這大大減少了與空氣接觸的鹽顆粒的表面積，從而導致水蒸氣吸附動力學變慢[35]，[36]。為了解決這些問題，研究人員將吸濕性鹽加載到上述各種類型的多孔吸附劑基質(zhì)中，以實現(xiàn)鹽的負載和分散，減少團聚和泄漏，并改善其緩慢的吸濕動力學[37]，[38]，[39]。

聚合物水凝膠由于其高保水能力、高膨脹性能和可調(diào)結構，是加載吸濕性鹽的合適材料[40]，[41]。最近的研究表明，水凝膠-吸濕性鹽復合吸附劑材料在低濕度下可以實現(xiàn)高吸水能力[42]。然而，水凝膠內(nèi)部的微孔和納米孔結構通常被水占據(jù)，不利于水蒸氣的傳輸，導致大多數(shù)水凝膠的吸濕動力學較慢[43]。大孔結構可以縮短水蒸氣的傳輸距離并增加有效擴散系數(shù)，從而有效提高吸附速率[44]（圖S1，支持信息）。傳統(tǒng)的水凝膠在水中膨脹后具有天然的大孔結構，但不可避免地會導致機械性能迅速下降。此外，在隨后加載吸濕性鹽的過程中，由于外部滲透壓較高，水凝膠中的水分會被排出，導致其體積收縮，孔徑恢復到初始狀態(tài)。因此，當用高濃度的鹽溶液加載時，保持膨脹的大孔網(wǎng)絡水凝膠的體積不收縮是一個挑戰(zhàn)，這對水凝膠吸附劑的高吸附速率也非常重要。

為了解決在傳統(tǒng)膨脹水凝膠上加載吸濕性鹽時由于滲透壓導致的孔徑收縮和吸附動力學下降的問題，我們創(chuàng)新性地提出了一種通過預離子屏蔽（PIS）構建超膨脹穩(wěn)定大孔水凝膠（PCP/PAMPS-C-LiCl）的策略。這種復合水凝膠吸附劑巧妙地在室溫下將聚丙烯酸鈉（PAANa）、聚丙烯酸（PAA）和殼聚糖（CS）結合在一起，形成物理/化學交聯(lián)的雙網(wǎng)絡水凝膠。此外，引入了含有磺酸基團的聚-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（PAMPS），通過靜電相互作用與鹽離子結合，防止鹽的沉淀。PIS策略首先通過在低濃度LiCl溶液中同時對水凝膠進行電荷屏蔽和膨脹來實現(xiàn)。PIS膨脹后，將其浸入高濃度LiCl中以加載吸濕性鹽。這種逐步加載吸濕性鹽的策略使得含有吸濕性鹽的大孔水凝膠能夠簡單制備，并展現(xiàn)出超快的水蒸氣吸附和傳輸能力。在相對濕度為15％至60％的干旱環(huán)境中，12小時內(nèi)的吸水能力為0.53克/克至1.72克/克；而在相對濕度為90％的情況下，2小時內(nèi)即可快速獲得高達4克/克的吸水能力。此外，我們還集成了一種混合光熱和電熱脫附系統(tǒng)，利用太陽能光伏板實現(xiàn)無需額外電能輸入的全天候高效脫附（圖1b）。同時，通過利用水族箱中水凝膠的蒸發(fā)來供水，我們實現(xiàn)了植物的健康生長。我們認為這種材料和方法在未來的溫室和可持續(xù)農(nóng)業(yè)中具有潛在的應用價值。