[發明專利]一種可實現高太陽能蒸發速率的復合四元水凝膠及制備方法

有效

• 申請號: 202110321626.2
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113024884B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 秦剛華;申震;厲宸希;劉春紅;祁志福;駱周揚;雪小峰;杜鳳洋;郭云龍;鮑華
• 申請（專利權）人: 浙江浙能技術研究院有限公司;上海交通大學
• 主分類號: C08J9/36
• 分類號: C08J9/36;C08L29/04;C08L79/04;C02F1/14
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

1.一種可實現高太陽能蒸發速率的復合四元水凝膠，其特征在于：復合四元水凝膠由聚乙烯醇凝膠基質骨架（5）、碳基中國墨涂層和二氧化鈦涂層（1）組成；其中聚乙烯醇凝膠基質骨架（5）內部存在多個凝膠內部孔道（3），碳基中國墨涂層由納米顆粒（2）構成；碳基中國墨涂層下表面貼合聚乙烯醇凝膠基質骨架（5）上表面，碳基中國墨涂層上表面貼合共形二氧化鈦涂層（4）下表面，共形二氧化鈦涂層（4）上表面貼合二氧化鈦涂層（1）下表面；聚乙烯醇凝膠基質骨架（5）內部孔道壁表面也沉積有共形二氧化鈦涂層（4）；復合四元水凝膠的組分為：聚乙烯醇、聚吡咯、碳基中國墨和二氧化鈦。

2.根據權利要求1所述可實現高太陽能蒸發速率的復合四元水凝膠，其特征在于：以質量分數計，復合四元水凝膠的各組分中聚乙烯醇取1000份，聚吡咯取100份，碳基中國墨取100份，二氧化鈦取1份。

3.根據權利要求1所述可實現高太陽能蒸發速率的復合四元水凝膠，其特征在于：聚乙烯醇的重均分子量為13000g/mol至23000g/mol，聚吡咯為納米顆粒，二氧化鈦為5nm厚原子層沉積納米層。

4.一種如權利要求1所述可實現高太陽能蒸發速率的復合四元水凝膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、溶解混料：將一定量的聚乙烯醇置于蒸餾水中加熱，并將聚乙烯醇和蒸餾水的混合溶液置于攪拌臺上攪拌，得到一定濃度的聚乙烯醇水溶液；待聚乙烯醇在蒸餾水中完全溶解后，向聚乙烯醇水溶液中加入聚吡咯溶液并攪拌一段時間；

步驟2、混料均勻后，向步驟1制得的混合溶液中加入戊二醛和鹽酸來調整混合溶液的pH，誘導混合溶液凝膠化，混合溶液的凝膠過程持續一段時間，得到凝膠；

步驟3、將步驟2制得的凝膠置于蒸餾水中一段時間，將未反應的化學物質置換完全，獲得純凈水凝膠；

步驟4、將步驟3制得的純凈水凝膠進行凍融循環處理；

步驟5、對進行凍融循環處理后的純凈水凝膠進行真空冷凍干燥處理，得到凍干凝膠；

步驟6、對凍干凝膠進行表面涂層修飾：將涂覆工具完全浸潤碳基中國墨墨汁，隨后用涂覆工具涂覆碳基中國墨墨汁于凍干凝膠表面；在凍干凝膠表面均勻涂覆碳基中國墨墨汁后，將凍干凝膠靜置一段時間；

步驟7、待碳基中國墨墨汁完全干燥后，對涂覆有碳基中國墨墨汁的凍干凝膠進行原子層沉積操作：首先根據沉積層功能要求確定反應前驅體；隨后根據沉積層厚度要求設定反應循環次數；以上設定完成且反應腔達到反應溫度后，將凍干凝膠置于反應腔中，開始原子層沉積操作，得到共形二氧化鈦涂層（4）；

步驟8、原子層沉積操作結束后，將沉積后凝膠浸泡于蒸餾水中一段時間，去除多余的碳基中國墨墨汁；更換幾次蒸餾水直至無明顯墨汁擴散，獲得復合四元水凝膠。

5.根據權利要求4所述可實現高太陽能蒸發速率的復合四元水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟1中制得的聚乙烯醇水溶液的質量分數為10%，聚乙烯醇的加入量與制得的聚乙烯醇水溶液的質量分數相對應，聚乙烯醇置于蒸餾水中加熱至80℃；加入聚乙烯醇水溶液中的聚吡咯溶液的質量分數為10%，加入的聚吡咯溶液與聚乙烯醇水溶液的質量比為1：10；對聚乙烯醇水溶液與聚吡咯溶液的混合溶液的攪拌時長為30分鐘。

6.根據權利要求4所述可實現高太陽能蒸發速率的復合四元水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟2中添加質量分數為50%戊二醛水溶液，按照戊二醛與聚乙烯醇的比例計算，則戊二醛的添加量為3%；混合溶液的pH值調整至3；1.2M鹽酸的加入量與混合溶液調整后的pH值相對應，按照鹽酸與聚乙烯醇的比例計算，則鹽酸的添加量為10%；混合溶液的凝膠過程持續時長為5～6個小時。

7.根據權利要求4所述可實現高太陽能蒸發速率的復合四元水凝膠的制備方法，其特征在于：步驟3中凝膠在蒸餾水中的放置時間為10個小時。