[发明专利]一种用于太阳能界面蒸发的光热涂层复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于太阳能界面蒸发的光热涂层复合材料的制备方法，包括：将多孔基底浸入到单宁酸‑吡咯的混合溶液中浸泡反应；随后浸入三氯化铁溶液中进行聚合，制得单宁酸‑聚吡咯光热涂层；本发明创新地利用聚吡咯、多酚、金属的自组装特性，通过简单的复合方法，制备具有优异的光热响应性能、快速水扩散特点和高效的太阳能界面蒸发性能的光热涂层复合材料；该方法具有较好的普适性，可适用多种不同材质、不同维度的多孔基底；特别地，在一个太阳光照下通过气凝胶构建的太阳能界面蒸发材料DVA@单宁酸‑聚吡咯的水蒸发速率可高达3.61kg·m^‑2·h^‑1，太阳能‑水蒸汽转换效率能高达97.1％。

技术领域

本发明属于能源环境材料领域，特别涉及一种用于太阳能界面蒸发的光热涂层复合材料的制备方法。

背景技术

清洁水资源短缺和能源短缺是当今我国社会快速发展的一处短板。传统清洁水的生产主要通过反渗透、多级闪蒸和低温多效蒸馏等方法获得清洁水，但是这些方法需要消耗大量燃料和电力，因此，我们迫切需要开发一种低成本、绿色可持续的新技术。海水淡化以及污水净化是解决清洁水短缺的有效方法。太阳能作为一种绿色可持续的能源越来越得到人们的重视，基于太阳能的界面蒸发技术可利用太阳能来进行海水淡化、污水净化从而生产清洁水，具有极大的应用前景。

太阳能界面蒸发技术是通过利用光热材料吸收太阳光并将其转换为热能从而用于加热气-液界面的水，使得水通过水蒸气逃逸，从而获得清洁水资源的技术。相对于传统的太阳能利用方式，太阳能界面蒸发能够通过热局域的方式将热量集中于气-液界面对界面水进行加热，从而避免了加热整体水造成的热损失。目前，太阳能界面蒸发技术主要用于海水淡化生产清洁水、高浓度盐水脱盐、有机物脱除、重金属污水处理等方面。传统光热材料包括碳基材料，贵金属材料，半导体材料，虽然无机材料包括贵金属材料和半导体材料具有较高的太阳能-热能的转换效率，但其高昂的价格限制了大规模应用，而碳基材料因为其低成本、宽光谱吸收范围等优点，具有更好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于太阳能界面蒸发的光热涂层复合材料的制备方法，具有成本低廉、制备方法简单、蒸发速率高、太阳能-蒸汽转换效率高的特点。

本发明的技术方案如下：

一种用于太阳能界面蒸发的光热涂层复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制溶液

将吡咯用乙醇溶解，得到吡咯溶液；将单宁酸用Tris-HCl缓冲溶液溶解，得到单宁酸溶液；将所得吡咯溶液和单宁酸溶液均匀混合，得到单宁酸-吡咯混合溶液备用；将六水三氯化铁用去离子水溶解，得到三氯化铁溶液备用；

所述吡咯与乙醇的体积比为1：1-10，优选的，吡咯与乙醇混合后，在10-20℃下超声5-25min得到吡咯溶液；

所述Tris-HCl缓冲溶液的pH为7-10，优选的，单宁酸与Tris-HCl缓冲溶液混合后，常温下超声5-25min，所得单宁酸溶液的浓度为0.005-0.15mol/L；

所述单宁酸溶液与吡咯溶液的体积比为1：0.1-2，优选的，将吡咯溶液和单宁酸溶液混合后，常温下超声5-25min得到单宁酸-吡咯混合溶液；

所述六水三氯化铁与去离子水的质量比为1：1-10，优选的，六水三氯化铁与去离子水混合后，常温下超声5-25min得到三氯化铁溶液；

(2)光热涂层复合材料的制备

将多孔基底(记作M)浸没于步骤(1)配制的单宁酸-吡咯混合溶液中1-8h，接着取出浸没于步骤(1)配制的三氯化铁溶液中10-30min(三氯化铁与单宁酸和吡咯接触发生金属-多酚配位和吡咯氧化聚合反应)，之后取出用去离子水清洗，室温下干燥，得到所述的光热涂层复合材料(记作M@TA-PPy)；