[发明专利]具有异质结构陷光增强的光热转换膜及其制备方法

权利要求书

1.具有异质结构陷光增强的光热转换膜，其特征在于，为具有复合层结构的CNT-rGO-BC水凝胶，由上层的CNT-BC水凝胶和下层的rGO-BC水凝胶组成；CNT-BC水凝胶由BC水凝胶以及分布在其中的CNT组成，rGO-BC水凝胶由BC水凝胶以及分布在其中的rGO组成；CNT-BC水凝胶与rGO-BC水凝胶之间通过BC纳米纤维连接；

CNT-BC水凝胶与rGO-BC水凝胶的厚度之比为3:1；

CNT-BC水凝胶或rGO-BC水凝胶中的纤维的平均直径为20~30nm；

具有异质结构陷光增强的光热转换膜的厚度为1.5~2.5mm，光吸收率为93~95.5%；CNT-BC水凝胶的孔隙率为95~98%，rGO-BC水凝胶的孔隙率为83~86%。

2.根据权利要求1所述的具有异质结构陷光增强的光热转换膜，其特征在于，CNT-BC水凝胶中CNT的含量为11~12wt%，CNT的平均直径为5~15nm，CNT的平均长度为0.5~2μm；rGO-BC水凝胶中rGO的含量为11~12wt%，rGO的平均片径为0.5~5μm，rGO的平均厚度为1~3nm。

3.制备如权利要求1或2所述的一种具有异质结构陷光增强的光热转换膜的方法，其特征在于，首先向培养皿中加入含有CNT的营养液和木醋杆菌原菌液进行静态培养，得到CNT-BC水凝胶，然后向底部填充满CNT-BC水凝胶的培养皿中加入含有GO的营养液和木醋杆菌原菌液进行静态培养，在CNT-BC水凝胶的上方形成GO-BC水凝胶，得到CNT-GO-BC水凝胶，最后对CNT-GO-BC水凝胶中的GO进行还原，得到具有异质结构陷光增强的光热转换膜。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）制备CNT-BC水凝胶；

（1.1）分别配制CNT水分散液和HS营养液；

（1.2）将CNT水分散液加入培养皿内的HS营养液中，对混合液进行灭菌处理后，无菌冷却；

（1.3）将木醋杆菌原菌液加入冷却后的混合液中进行接种后，进行静态培养得到CNT-BC水凝胶；

（2）制备CNT-GO-BC水凝胶；

（2.1）分别配制GO水分散液和HS营养液；

（2.2）向CNT-BC水凝胶所在的培养皿内补充加入HS营养液，将GO水分散液加入HS营养液中，对混合液进行灭菌处理后，无菌冷却；

（2.3）将木醋杆菌原菌液加入冷却后的混合液中进行接种后，进行静态培养得到CNT-GO-BC水凝胶；

（3）后处理；

（4）还原；

将经过后处理的CNT-GO-BC水凝胶与抗坏血酸溶液混合反应后，用去离子水水洗净化，制得具有异质结构陷光增强的光热转换膜。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤（1.1）中，CNT水分散液是通过将CNT粉末加入到去离子水中超声分散均匀得到的，CNT水分散液的浓度为5~8mg/mL；

步骤（2.1）中，GO水分散液是通过将GO粉末加入到去离子水中超声分散均匀得到的，GO水分散液的浓度为5~8mg/mL；

步骤（1.1）和步骤（2.1）中，HS营养液由40~60g/L葡萄糖、3~8g/L酵母提取物、3~8g/L蛋白胨、1~4g/L Na₂HPO₄、0.5~2g/L KH₂PO₄、0.5~2g/L柠檬酸和余量的超纯水组成；HS营养液的配制过程为：按比例将葡萄糖、酵母提取物、蛋白胨、Na₂HPO₄、KH₂PO₄和柠檬酸加入超纯水中搅拌均匀后，在温度为110~130°C且压力为0.1~0.3MPa的条件下用高压灭菌器对其进行高温灭菌30~50min，无菌冷却至20~28°C，得到HS营养液；

步骤（1.3）和步骤（2.3）中，木醋杆菌原菌液的浓度为3.5×10⁵~4×10⁵cfu/mL。