[发明专利]一种光热响应型生物基气凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种光热响应型生物基气凝胶的制备方法，包括以下步骤：将液态金属与硬脂酸混合并将置于球磨罐中，进行高能机械球磨反应，制备光热转换液态金属颗粒；将纤维素，木质素和聚乙烯醇置于烧杯中，进行混合制备得到均质溶液；将光热转换液态金属颗粒铺于具有凸状四棱锥的硅胶模具表面之上；将铺有光热转换液态金属颗粒的硅胶模具与圆柱体模具的底部结合形成成型模具；将均质溶液倒入成型模具中并进行定向冷冻，然后进行中空冷冻干燥以去除冰晶。本发明还公开一种光热响应型生物基气凝胶，由上述制备方法制备得到。本发明提供的一种光热响应型生物基气凝胶及其制备方法，能够克服液态金属吸光度不高的缺点以及无法独立成型的缺点。

技术领域

本发明涉及一种光热响应型生物基气凝胶及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

水资源作为覆盖地球表面71％的物质，是人们赖以生存的资源。但是大部分的水资源是海水并不能直接供人们饮用，同时由于淡水资源分布不均，淡水的压力也成为了世界亟待解决的问题。近些年，利用太阳能进行光热驱动进行界面蒸发以产生纯净水的技术受到极大的关注，但是由于海水的光吸收率非常低，因此自然产生的光热效率不足以产生足够的淡水。

选取具有广谱光吸收效果的光热转换材料是实现高效太阳能界面蒸发效率的关键之一，合适的光热转换材料可以捕获太阳能并将其定位在水-蒸汽的界面处以充分利用太阳光来产生淡水。传统的光热转换材料例如：贵金属纳米颗粒，碳材料，半导体材料，聚合物等，它们的窄光吸收范围，以及带隙宽等缺点限制了它们在太阳能界面蒸发领域的应用。因此需要选取一种具有较宽的光吸收范围以及低反射率的材料来进行太阳能界面蒸发。液态金属作为一种新型导电贵金属材料已经应用在许多领域，但是其弱的光吸收性能，限制了其在太阳能界面蒸发领域的应用。另外，液态金属无法独立成型，也限制其在太阳能界面蒸发领域的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能够克服液态金属吸光度不高的缺点以及无法独立成型的缺点，将基于液态金属的生物基气凝胶应用于太阳能界面蒸发领域的光热响应型生物基气凝胶及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种光热响应型生物基气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

将液态金属与硬脂酸混合并将置于球磨罐中，进行高能机械球磨反应，制备光热转换液态金属颗粒；

将纤维素，木质素和聚乙烯醇置于烧杯中，进行混合制备得到均质溶液；

将光热转换液态金属颗粒铺于硅胶模具表面之上；

将铺有光热转换液态金属颗粒的硅胶模具与圆柱体模具的底部结合形成成型模具；

将均质溶液倒入成型模具中并进行定向冷冻，然后进行中空冷冻干燥以去除冰晶。

液态金属和硬脂酸的质量比为1:1～10:1。

球磨反应时间为10～12h。

纤维素与木质素质量比为1:1～3:1。

纤维素与木质素的混合溶液与聚乙烯醇溶液的体积比为3:2～5:2。

冷冻干燥时间为48～72h。

硅胶模具上具有凸状四棱锥。

一种光热响应型生物基气凝胶，由上述光热响应型生物基气凝胶的制备方法制备得到。