[发明专利]一种具有核壳结构光热转换材料的织物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有核壳结构光热转换材料的织物的制备方法，包括以下步骤：1)制备硫化铜纳米粒子；2)制备聚多巴胺包覆硫化铜的壳核结构纳米粒子；3)织物经阳离子改性剂预处理；4)向阳离子织物表面沉积聚多巴胺包覆硫化铜的壳核结构纳米粒子。此外，本发明还提供根据上述一种具有核壳结构光热转换材料的织物的制备方法制备而成的一种具有核壳结构光热转换材料的织物。上述壳核结构纳米材料用于制备光热转换织物的方法，该方法操作简单，条件温和。所制得的光热转换织物不仅升温迅速，而且升温温度可以通过调节红外光源的参数来调控，经过多次红外光的照射仍能保持光热转换能力，稳定性好。

技术领域

本发明属于光热转换材料技术领域，涉及一种具有核壳结构光热转换材料的织物及其制备方法。

背景技术

光热转换的纳米材料是一种能吸收某种光尤其是近红外光并通过等离子体共振或者能量跃迁带产生热实现局部升温的功能材料，由于其能将近红外光转换成热能而倍受青睐。硫化铜是一种重要的半导体材料，它具有丰富的晶体结构和相区。由于其结构中存在铜缺陷，它们支持近红外区的等离子体共振，吸收近红外区的光产生热量实现局部升温，其表面等离子体性质可以通过改变自身组成的方式进行调节。硫化铜作为一种光热转换材料因其可以有效地将光能转化成热能备受关注。核壳结构的材料因其独特的核壳结构所形成的大吸收截面。同时，聚多巴胺具有吸热特性，将其粘附于硫化铜的外部,利用聚多巴胺涂层的吸热导热作用，故具有更高的光热转换效应，对于光热转换性能研究具有重要意义。

目前，织物基底负载纳米粒子光热转换的制备方法主要方法有共混或涂层法，如专利CN 1069584108、CN 110093776。然而共混处理硫化铜纳米粒子在聚合物中容易团聚，会影响材料性能。涂层处理由于纤维与硫化铜纳米粒子附着力和均匀性差，其耐水洗性能和光热转换性能的持久性都难以保证。这些缺点是限制硫化铜光热转换材料应用领域的主要因素。因此，采用新方法来提高硫化铜在纤维上的附着力成为该方向亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种壳核结构纳米材料用于制备光热转换织物的方法，该方法操作简单，条件温和。所制得的光热转换织物不仅升温迅速，而且升温温度可以通过调节红外光源的参数来调控，经过多次红外光的照射仍能保持光热转换能力，稳定性好。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种具有核壳结构光热转换材料的织物的制备方法，包括以下步骤：

1)制备硫化铜纳米粒子：将氯化铜水溶液与硫化钠水溶液混合搅拌后加入柠檬酸三钠，水浴静置后，分离得到固体并干燥研磨，即得所述硫化铜纳米粒子；

2)制备聚多巴胺包覆硫化铜的壳核结构纳米粒子：将三羟甲基氨基甲烷加入水中得到Tris溶液，调节pH值，然后加入多巴胺盐酸盐搅拌后，加入步骤1)所述硫化铜纳米粒子，继续搅拌，然后分离得到固体后干燥研磨，即得所述聚多巴胺包覆硫化铜的壳核结构纳米粒子；

3)织物经阳离子改性剂预处理：将织物使用阳离子改性液浸渍，即得阳离子改性后的织物；

4)向阳离子织物表面沉积聚多巴胺包覆硫化铜的壳核结构纳米粒子：将步骤3)所述阳离子改性后的织物浸入步骤2)所述聚多巴胺包覆硫化铜的壳核结构纳米粒子的分散液中，恒温震荡浸泡，取出织物用去离子水洗涤，干燥，即得所述光热转换织物。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。

具体的，步骤1)中，所述氯化铜水溶液的浓度为1-10mM，所述硫化钠水溶液的浓度为10-100mM，且氯化铜水溶液与硫化钠水溶液的用量体积比为10-100:0.1-10。例如，10-100ml 4mM的氯化铜水溶液加入0.1-10ml 50mM的硫化钠水溶液。

具体的，步骤1)中，柠檬酸三钠的用量与所述硫化钠水溶液体积以固液比计为0.1-10g/0.1-10mL。例如，每0.1-10ml 50mM的硫化钠水溶液加入0.1-10g的柠檬酸三钠。