[發明專利]一種用于太陽能界面蒸發的光熱涂層復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 202211626810.9
• 申請日: 2022-12-16
• 公開（公告）號: CN115975499A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 趙雪婷;王廷遠;潘杰峰;姜園園
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C09D179/04
• 分類號: C09D179/04;C09D7/63;C08G73/06;C02F1/14;C02F1/04;F24S70/20;C02F103/08
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 朱思蘭

本發明公開了一種用于太陽能界面蒸發的光熱涂層復合材料的制備方法，包括：將多孔基底浸入到單寧酸?吡咯的混合溶液中浸泡反應；隨后浸入三氯化鐵溶液中進行聚合，制得單寧酸?聚吡咯光熱涂層；本發明創新地利用聚吡咯、多酚、金屬的自組裝特性，通過簡單的復合方法，制備具有優異的光熱響應性能、快速水擴散特點和高效的太陽能界面蒸發性能的光熱涂層復合材料；該方法具有較好的普適性，可適用多種不同材質、不同維度的多孔基底；特別地，在一個太陽光照下通過氣凝膠構建的太陽能界面蒸發材料DVA@單寧酸?聚吡咯的水蒸發速率可高達3.61kg·m^?2·h^?1，太陽能?水蒸汽轉換效率能高達97.1％。

技術領域

本發明屬于能源環境材料領域，特別涉及一種用于太陽能界面蒸發的光熱涂層復合材料的制備方法。

背景技術

清潔水資源短缺和能源短缺是當今我國社會快速發展的一處短板。傳統清潔水的生產主要通過反滲透、多級閃蒸和低溫多效蒸餾等方法獲得清潔水，但是這些方法需要消耗大量燃料和電力，因此，我們迫切需要開發一種低成本、綠色可持續的新技術。海水淡化以及污水凈化是解決清潔水短缺的有效方法。太陽能作為一種綠色可持續的能源越來越得到人們的重視，基于太陽能的界面蒸發技術可利用太陽能來進行海水淡化、污水凈化從而生產清潔水，具有極大的應用前景。

太陽能界面蒸發技術是通過利用光熱材料吸收太陽光并將其轉換為熱能從而用于加熱氣-液界面的水，使得水通過水蒸氣逃逸，從而獲得清潔水資源的技術。相對于傳統的太陽能利用方式，太陽能界面蒸發能夠通過熱局域的方式將熱量集中于氣-液界面對界面水進行加熱，從而避免了加熱整體水造成的熱損失。目前，太陽能界面蒸發技術主要用于海水淡化生產清潔水、高濃度鹽水脫鹽、有機物脫除、重金屬污水處理等方面。傳統光熱材料包括碳基材料，貴金屬材料，半導體材料，雖然無機材料包括貴金屬材料和半導體材料具有較高的太陽能-熱能的轉換效率，但其高昂的價格限制了大規模應用，而碳基材料因為其低成本、寬光譜吸收范圍等優點，具有更好的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于太陽能界面蒸發的光熱涂層復合材料的制備方法，具有成本低廉、制備方法簡單、蒸發速率高、太陽能-蒸汽轉換效率高的特點。

本發明的技術方案如下：

一種用于太陽能界面蒸發的光熱涂層復合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)配制溶液

將吡咯用乙醇溶解，得到吡咯溶液；將單寧酸用Tris-HCl緩沖溶液溶解，得到單寧酸溶液；將所得吡咯溶液和單寧酸溶液均勻混合，得到單寧酸-吡咯混合溶液備用；將六水三氯化鐵用去離子水溶解，得到三氯化鐵溶液備用；

所述吡咯與乙醇的體積比為1：1-10，優選的，吡咯與乙醇混合后，在10-20℃下超聲5-25min得到吡咯溶液；

所述Tris-HCl緩沖溶液的pH為7-10，優選的，單寧酸與Tris-HCl緩沖溶液混合后，常溫下超聲5-25min，所得單寧酸溶液的濃度為0.005-0.15mol/L；

所述單寧酸溶液與吡咯溶液的體積比為1：0.1-2，優選的，將吡咯溶液和單寧酸溶液混合后，常溫下超聲5-25min得到單寧酸-吡咯混合溶液；

所述六水三氯化鐵與去離子水的質量比為1：1-10，優選的，六水三氯化鐵與去離子水混合后，常溫下超聲5-25min得到三氯化鐵溶液；

(2)光熱涂層復合材料的制備

將多孔基底(記作M)浸沒于步驟(1)配制的單寧酸-吡咯混合溶液中1-8h，接著取出浸沒于步驟(1)配制的三氯化鐵溶液中10-30min(三氯化鐵與單寧酸和吡咯接觸發生金屬-多酚配位和吡咯氧化聚合反應)，之后取出用去離子水清洗，室溫下干燥，得到所述的光熱涂層復合材料(記作M@TA-PPy)；