[发明专利]一种碳纳米管-棕榈藤薄膜的制备及其使用方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管‑棕榈藤薄膜的制备方法。所述的制备方法包括以下步骤：将去皮藤茎沿横切面切成薄片，并浸渍于NaOH和Na₂SO₃的混合水溶液中，在真空条件下浸渍后冷冻干燥。将柔韧的棕榈藤薄膜浸入碳纳米管的丙酮溶液中，并风干。重复此步骤3次使碳纳米管层层叠加在薄膜表面，制得碳纳米管‑棕榈藤薄膜。将制得的碳纳米管‑棕榈藤薄膜置于海水或污水中，并在上方放置透明冷凝装置，在将整套装置置于阳光下，薄膜可将太阳能转化为热能将海水中的水分蒸发并由冷凝装置液化收集，达到海水淡化和污水净化的目的。本发明的制备方法制备工艺简单，易于操作；所得产物能够在节能环保条件下进行海水淡化和污水清洁，具有良好的开发潜力和应用前景。

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管-棕榈藤薄膜的制备及其使用方法。

背景技术

棕榈藤是热带和亚热带森林中重要的层间植物，其主要利用部分为木质化的藤茎，藤茎是仅次于木材和竹材的木质纤维材料。藤茎柔韧轻巧且疏松多孔，是可生物降解的健康环保材料。藤茎生长过程中，水分在导管等纵向联通的孔道中移动以及吸收阳光进行的光合作用是两大至关重要的生命活动。在太阳的照射下，藤茎通过蒸腾作用并依靠其发达的纵向孔径结构可将地面上的水分传输至几十米甚至近百米的藤茎顶端。因此，疏松多孔的藤条是水分传输的优良材料。在太阳能转化为热能条件下，蒸腾作用可加速水分在导管中的移动速率。

近年来，持续增长的能源需求使高效利用丰富的太阳能资源的技术显得尤为重要。目前对太阳能利用的技术中，污水净化、海水淡化和液相分离等是最有前途的技术之一，近期备受关注。利用藤茎中水分传输的机理及藤茎的结构优势，环保、节能且柔韧的太阳能水分蒸发装置可由藤条制备，可用于海水淡化及污水净化等方面。其中，表面黑色的碳纳米管层作为太阳能吸收装置，将太阳能转化为热能，为水分的吸收和蒸发提供动力；多孔的棕榈藤薄膜作为热量传递和水分吸收装置，可将水分传递至薄膜表面并在高温下蒸发，此外，热量传递至水面也可加速水分在棕榈藤薄膜内的传递。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种环保、节能且柔韧的碳纳米管-棕榈藤薄膜的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种碳纳米管-棕榈藤薄膜的制备和使用方法，包括以下步骤：

（1）将3-5 cm长直径为10-20 mm的藤茎去除外部的蜡质层藤皮，并削成横截面为正方形的柱状，横截面边长为5-20 mm。

（2）将藤茎沿横切面切出500-700 μm厚的薄片，并浸渍于NaOH 和Na₂SO₃混合水溶液中，浸渍后冷冻干燥。药液脱除了部分木质素和细胞壁基质，使部分细胞壁破裂并联通成更大的孔隙，使棕榈藤薄片变为更加松软且柔韧的薄膜。此外，在药液处理下，薄膜表面变得粗糙蓬松，表层细胞壁表面被破坏，纤丝裸露呈发丝状，更有利于物质的吸附及固着。

（3）将碳纳米管粉末溶于丙酮溶液中，再将柔韧的棕榈藤薄膜浸入碳纳米管的丙酮溶液中2-3小时，并风干24小时。

（4）重复步骤（3）三次，使碳纳米管层层叠加在薄膜表面，制得碳纳米管-棕榈藤薄膜。

（5）将制得碳纳米管-棕榈藤薄膜直接置于海水或污水中，并在上方放置密闭的透明冷凝装置，并放于太阳照射条件下。

（6）碳纳米管膜受阳光照射后温度升高，促使水分进入棕榈藤膜并使其蒸发，水蒸气在冷凝装置中液化并回收，直至海水或污水中水分被完全蒸发。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

本发明提供了一种新型的碳纳米管-棕榈藤薄膜的制备方法，该方法制备的碳纳米管-棕榈藤薄膜能将太阳能有效转换为热能用于水分的蒸发，并且更加节能环保，能够有吸收光能，并且此薄膜柔韧便携，方便用于海水淡化和污水净化。