[发明专利]一种聚吡咯基光热转化薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种聚吡咯基光热转化薄膜及其制备方法和应用。采用化学气相沉积聚合法，将基底膜在氧化剂溶液中浸泡，干燥，再与吡咯单体密闭聚合，得光热转化薄膜。本发明采用化学气相沉积聚合法，该方法具有简单、经济、高效的特点，可避免常规电化学方法和液相化学法所带来的局限性，能够使聚吡咯在多种基底材料表面原位生长。制备得到的膜材料可作为光吸收体高效地吸收太阳能并将其转化为热能用于液体的蒸发，并且在循环多次之后依然保持良好的性能稳定性。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种聚吡咯基光热转化薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济发展和人口增长，水资源匮乏已经成为人类面临的亟待解决的关键性问题。通过光热水蒸发的方式来生产淡水被认为是目前解决水资源短缺问题最理想的办法之一。然而由于水自身较低的吸光率，再加上水表面产生的热量向水体散失较为严重，使得自然条件下的水蒸发速率很低，很难在实际生活中进行大规模应用。因此，需要借助于一些具有高吸光率的光热材料，以捕获更多的太阳光，并将其转化成热量来加快水蒸发。

目前，受关注较多的光热材料主要包括两大类，一类是贵金属纳米流体以及它们的宏观组装体，这类材料虽具有极高的吸光率和光热转化效率，但由于其高昂的价格和宏观组装体较差的稳定性，大大限制了其实际开发和应用；另一类是碳基材料，此类材料也具有良好的光热转化能力，并且相较于贵金属材料而言成本较小，但也存在分散性差，制备方法较复杂以及宏观组装体稳定性差等的不足，不利于工业化的生产和应用。

聚吡咯作为一种常见的导电聚合物，由于具有宽的光谱吸收带、良好的稳定性以及高的光热转换效率，而受到人们的普遍关注。并且由于其价格低廉，因此具有很高的实际开发利用价值。目前，聚吡咯的合成方法主要有两种，电化学聚合法和化学氧化聚合法。应用电化学方法聚合时，要求基底必须选用铂、金、不锈钢、镍等惰性金属或导电玻璃、石墨和玻炭电极等具有导电性的物质，因此在基底选择上存在很大的局限性。而传统的化学氧化法通常在溶液中进行，此种方法得到的聚吡咯难于在基底上沉积并保持稳定不脱落。因此，设计开发一种简单且普适的方法来制备得到一种稳定性较好的聚吡咯基光热转化材料是十分必要的，对于实现高效、安全、稳定、经济的光驱动蒸发水分离具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚吡咯基光热转化薄膜及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种聚吡咯基光热转化薄膜的制备方法，采用化学气相沉积聚合法，将基底膜在氧化剂溶液中浸泡，干燥，再与吡咯单体密闭聚合，得光热转化薄膜。

进一步的说：

(1)将基底膜在氧化剂溶液中浸泡，干燥，得到氧化剂包覆的基底膜；

(2)将所述步骤(1)得到的氧化剂包覆的基底膜与吡咯，在密闭条件下聚合反应，得到聚吡咯包覆的基底膜；

(3)将所述步骤(2)得到的聚吡咯包覆的基底膜洗涤、干燥，得到聚吡咯基光热转化薄膜。

所述基底膜为无尘纸、滤纸、聚偏氟乙烯膜、聚砜膜、氧化铝膜、棉布、海绵、牛皮纸、打印纸或无纺布。

所述氧化剂溶液的浓度为0.01-1mol/L，具体为将氧化剂溶于溶剂中。

所述氧化剂为过硫酸铵、氯化铁、重铬酸钾或碘酸钾；溶剂为水、乙醇或丙酮。

所述浸泡温度为0-50℃，优选温度为室温至50℃；浸泡时间为0.5-24h。

所述吡咯单体与基底膜的用量关系为0.05-10μl/cm²。

所述聚合温度为4-150℃，聚合时间为5-300min。

一种按照上述制备方法获得的聚吡咯基光热转化薄膜。