[發(fā)明專利]一種一維等離子體共振吸收調(diào)控的MoO3-x

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010598697.2
• 申請(qǐng)日: 2020-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111704167A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文壽;李新典;王東洋;劉倫濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G39/02
• 分類號(hào): C01G39/02;C02F1/14
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

本發(fā)明涉及一種一維等離子體共振吸收調(diào)控的MoO_3?x納米帶材料及其應(yīng)用，該材料包括：具有氧空位缺陷的一維MoO_3?x(0x1)納米帶和用于負(fù)載納米帶的載體。利用PEG等高分子作為表面保護(hù)配體兼弱還原劑，在還原得到氧缺陷態(tài)MoO_3?x的同時(shí)保持了其一維的帶狀形貌，依靠氧空位缺陷，MoO_3?x納米帶獲得了與太陽(yáng)光相匹配的全光譜范圍內(nèi)的強(qiáng)烈等離子體吸收；將具有等離子體吸收的一維MoO_3?x納米帶分散在去離子水中，得到分散液，然后負(fù)載在載體表面，干燥，即得。本發(fā)明具有較高的水蒸發(fā)效率和循環(huán)壽命，在海水淡化、污水凈化等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種一維等離子體共振吸收調(diào)控的MoO_3-x納米帶材料及其在太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)界面水蒸發(fā)中的應(yīng)用，屬于功能材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，清潔水資源危機(jī)已成為全球范圍內(nèi)的一個(gè)亟待解決的嚴(yán)重問(wèn)題。根據(jù)最近的調(diào)查，目前世界人口的五分之一缺乏淡水，尤其是在干旱和偏遠(yuǎn)地區(qū)。太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的界面水蒸發(fā)技術(shù)是利用可再生能源太陽(yáng)能來(lái)獲得可持續(xù)的清潔水的有效方法。所謂界面水蒸發(fā)，即在水和空氣的界面放置一個(gè)多孔的浮動(dòng)裝置，該裝置利用高效的光熱轉(zhuǎn)換性能將太陽(yáng)能熱加熱定位在界面處，使界面處的水被迅速加熱蒸發(fā)，從而達(dá)到綠色、便捷和可持續(xù)的獲得清潔淡水的目的。

關(guān)于界面水蒸發(fā)裝置有諸多專利文件報(bào)道，例如：中國(guó)專利文件CN109265717A公開(kāi)了一種具有抗菌性能的多孔光熱膜及其制備和應(yīng)用。通過(guò)聚乙烯亞胺PEI與碳納米管CNT之間的非共價(jià)鍵作用來(lái)分散碳納米管，制備分散均勻的CNT水溶液，將此溶液通過(guò)真空抽濾于混合纖維素酯MCE濾膜表面，形成自漂浮的雙層多孔光熱膜。該膜頂部光熱轉(zhuǎn)化層CNT@PEI能與底部隔熱層MCE通過(guò)靜電作用實(shí)現(xiàn)其良好機(jī)械穩(wěn)定性能，且膜表面的PEI能賦予其良好的抗菌性，該專利文獻(xiàn)制備的界面水蒸發(fā)裝置具有較高的的界面水蒸發(fā)效率。但是，該裝置使用的CNT光熱轉(zhuǎn)換材料，在全光譜范圍內(nèi)對(duì)太陽(yáng)光的吸收不均勻，特別是在可見(jiàn)光Vis和近紅外NIR波段，無(wú)法最高效率地利用太陽(yáng)能，在光熱轉(zhuǎn)換性能上有提升空間。

為了更有效地捕獲太陽(yáng)能來(lái)產(chǎn)生蒸汽，急需開(kāi)發(fā)一種吸收光譜與太陽(yáng)光譜相一致的光吸收材料來(lái)提高太陽(yáng)能的利用率。一般來(lái)說(shuō)，具有局部表面等離子體共振(LSPR)效應(yīng)的貴金屬納米結(jié)構(gòu)，如金、銀等已經(jīng)被用作太陽(yáng)能水蒸發(fā)的光吸收材料。但是由于受到其高成本的限制，貴金屬納米材料難以在太陽(yáng)能水蒸發(fā)領(lǐng)域中大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用。最近，LSPR現(xiàn)象在過(guò)渡金屬氧化物半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)中也得到了證實(shí)。其中，三氧化鉬(MoO₃)通過(guò)產(chǎn)生氧空位缺陷在Vis和NIR波段可以產(chǎn)生很強(qiáng)的LSPR，同時(shí)MoO₃無(wú)毒、環(huán)境友好、價(jià)格低廉、合成方法簡(jiǎn)單、化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)使其成為實(shí)際應(yīng)用中十分重要的一種材料。在氣體傳感器、鋰離子電池、超級(jí)電容器、光催化、光熱轉(zhuǎn)換、光致變色和電致變色等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。然而，目前基于等離子體MoO_3-x納米帶的太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)界面水蒸發(fā)材料未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種一維等離子體共振吸收調(diào)控的MoO_3-x納米帶材料及其在太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)界面水蒸發(fā)中的應(yīng)用。等離子體MoO_3-x納米帶具有較大氧空位缺陷濃度，是一種一維材料，其在太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)界面水蒸發(fā)過(guò)程中表現(xiàn)出紫外可見(jiàn)以及近紅外的全光譜范圍的強(qiáng)吸收，大大提高了太陽(yáng)能的利用率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種一維等離子體共振吸收調(diào)控的MoO_3-x納米帶材料，包括：具有氧空位缺陷的一維等離子體MoO_3-x(0x1)納米帶和用于負(fù)載納米帶的載體。所述的納米帶負(fù)載在載體表面。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的具有氧空位缺陷的一維等離子體MoO_3-x納米帶通過(guò)如下方法制備得到：