[发明专利]一种光热海水淡化用的多孔陶瓷膜材料及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种光热海水淡化用的多孔陶瓷膜材料及制备方法和应用，它是以多孔陶瓷膜泡沫板为载体，通过水热方法在载体上合成纳米异质结构层，经进一步煅烧得到表面含有TiO₂的多孔陶瓷异质结构膜；所述的多孔陶瓷膜泡沫板孔径为0.1～4.0μm、孔隙率为30％～75％。该发明将等离子束加热控制与化学合成相结合，制备孔结构可控的多孔陶瓷膜/纳米氧化物TiO₂异质结构薄膜，改变造孔剂的配比和等离子束扫描加热的工艺参数，可以获得不同孔隙率、孔径的陶瓷泡沫板，以便根据实际需要组合成梯度结构，实现光热转化及海水淡化多功能应用。

技术领域

本发明属于复合材料合成领域，具体涉及一种光热海水淡化用的多孔材料及制备方法。

背景技术

随着全球淡水资源短缺，海水淡化已成为获得淡水资源的重要手段之一。常规的海水淡化能耗高、成本高、效率低，同时也加剧了能源紧缺的情况。因此，利用太阳能等可再生清洁能源进行海水淡化将成为重要的发展方向。

海水淡化膜材料技术大致有以下几类：

一是，在成膜载体上通过聚合反应或者直接涂覆上成膜材料。比如中国专利申请号201710983784.8公开的一种海水淡化膜及其制备方法，它是将包括碳纳米管、纳米级导电黑粒、纳米级二氧化锰、纳米级活性炭、丁二烯苯乙烯聚合物成膜剂等组分，涂布于尼龙、聚酯纤维、超细纤维、碳纤维、竹纤维等骨架上，最终形成多孔膜，经该淡化膜处理的海水，达到国际饮用水标准，生产难度低，便于推广。中国专利申请号：201711104102.8公开了一种新型海水淡化反渗透膜及其制备方法，将带有取代基的间苯二胺、邻苯二胺、对苯二胺单体与均苯三甲酰氯单体，通过界面聚合反应，制备出具有新结构和新功能化的海水淡化膜。这两个文献中记载的成膜材料均为高分子聚合物，热稳定性差，容易老化，耐溶剂性能较差，膜的使用寿命不长等，而且在制备过程中容易污染环境。

二是，在成膜载体上均匀负载上无机膜材料，比如中国专利申请号201610791214.4公开的一种用于海水淡化材料的制备方法及应用，它就是将光热剂均匀负载在光热剂载体上，所述的光热剂是由TiO₂(P₂5)和NaBH₄在一定条件下煅烧得到H-TiO₂，负载采取的措施是将光热剂均匀涂抹在载体上烘干。该发明所用方法虽然简单高效，合成条件温和可控，不造成二次污染，易于规模化制备。但是还存在以下缺陷：将光热剂涂在载体表面，结合力较差，时间长了容易脱落，循环稳定性较差。

中国专利申请号971044821公开了一种用于海水淡化的超滤二氧化硅薄膜的制备方法，它是以多孔陶瓷为载体，以硅酸甲酯或硅酸乙酯为原料制得SiO₂溶胶，将载体溶于SiO₂溶胶中得到SiO₂薄膜。该技术在制备过程中采用了具有毒性的硅酸甲酯或硅酸乙酯，在实际中仅限于实验室使用，是不能应用在产业中的，所以该文献公开的技术在现实中是无法推广使用的。

因此，迫切需要开发新型、高效、稳定的陶瓷膜材料以及制备方法，同时膜材料还需要具备亲水性、高的太阳光吸收和转化效率等。

发明内容