[发明专利]一种用于光蒸发水的含Ti3C2复合半透膜、其制备方法与用途

说明书

本发明公开了一种用于光蒸发水的含Ti₃C₂复合半透膜、其制备方法与用途，该方法包含：步骤1，将Ti₃AlC₂原料加入刻蚀剂中，充分搅拌，获得悬浮液，将悬浮液离心分离，真空干燥；步骤2，将Ti₃C₂粉末与插层溶剂混合搅拌，离心分离，真空干燥，制备具有分层结构的Ti₃C₂粉末；步骤3，利用纤维素硝酸酯制备半透膜前驱体溶液；步骤4，将制备所得具有分层结构的Ti₃C₂粉末加入半透膜前驱体溶液中，搅拌均匀,均匀铺在平底容器中，自然干燥，得到含Ti₃C₂复合半透膜。本发明提供的制备方法，工艺简单，成本低廉，可实用性强；本发明制备的复合半透膜的光热转换效果好，在光蒸发水、海水淡化等多个领域具有非常好的应用前景。

技术领域

本发明属于膜的制备技术领域，涉及一种复合半透膜，具体涉及一种半导体Ti₃C₂与半透膜的复合，制备得到一种可广泛应用于光蒸发水、海水淡化等领域的新型复合半透膜。

背景技术

淡水资源问题是一个全球性的环境问题，当前全球淡水资源匮乏日益严重，已经严重威胁了人类的生存，而淡水资源作为人类一种不可或缺的必需品，因此解决淡水资源短缺的问题已经迫在眉睫。据相关数据显示全球水资源总量中将近97.5 %的水资源为海水等咸水资源，只有2.53 %的水是供人类利用的淡水，由于开发困难和技术经济的限制，到目前为止，海水、深层地下水、冰雪固态淡水等很难被直接利用，比较容易开发利用的、与人类生活生产关系最为密切的为湖泊、河流和浅层地下淡水资源，其只占淡水总储量的0.34 %，还不到全球水总量的万分之一，因此地球上的淡水资源并不丰富。据世界观察研究所的研究报告预计，到2025年时全球2/3的人口将面临缺水问题。作为世界上13个贫水国之一的中国，淡水资源显得尤为重要，淡水资源的紧缺将严重影响国内的可持续发展，发展新的海水淡化的技术显得尤为重要。

海洋是生命的摇篮，海水约占地球表面积的71 %，其具有十分巨大的开发潜力。对于海水的直接利用，即将海水变成淡水，是直接替代淡水、解决沿海地区淡水资源紧缺的重要措施，是最可行和最经济的淡水取用方式。因此向海洋索水的脚步刻不容缓。传统的海水淡化技术主要分为热法和膜法两类，而发展至今海水淡化的生产工艺技术主要分为低温多效蒸馏法、多级闪蒸法、反渗透法、压汽蒸馏法、电渗析法等方法，其中前三种为目前发展比较成熟的生产工艺方法。

近年来，将太阳能转换为热能，通过光热转换以实现海水淡化的相关技术得到了快速的发展，尤其是对膜法的进一步优化，将具有优异光热转换性能的材料与膜复合，制备具有高效率光热转换性能的复合膜成为科研界研究的热点。目前，二维MXene纳米片由于其表面等离子共振效应而表现出的强近红外吸收，从而具有较好的光热转换效应已经成为科学界研究的热点。最近，陈雨课题组（Nano Lett. 2017, 17, 384-391）对Ti₃C₂进行了相关研究，发现Ti₃C₂具有较好的近红外吸收和较高的光热转换效率性能。李任远及其课题组（ACS Nano 2017,11, 3752-3759）通过激光照射液滴的光热转换实验和模拟一个太阳光的水蒸发实验等研究发现MXene，尤其是Ti₃C₂，具有较好的光热转换效率，在一个太阳光照射下光蒸发水蒸发效率也比较可观。