[发明专利]一种高强度循环利用的复合光热薄膜的制备方法

说明书

本发明的目的在于提供一种高强度循环利用的复合光热转换薄膜，具体的，该方法包括，先制备出复合的光热转化薄膜基材，然后将骨架材料通过浸渍的方法使其均匀包裹上复合光热转化材料，经过离心后，得到包覆完全的薄膜材料，然后对其进行热处理，之后，就可以得到一种复合光热转化薄膜。

技术领域

本发明涉及环保领域功能材料的制备，具体涉及一种高强度循环利用的复合光热薄膜的制备方法。

背景技术

近些年来，随着人们对于化石燃料的日益消耗，人们不断的意识到发展一种清洁可再生能源的重要性，其中，水能、潮汐能、风能、地热能、生物质能、原子能和太阳能等清洁能源被人们广泛研究并被大家所接受，在实际生活中也有了许多重要的应用。

与其他清洁能源相比，太阳能具有许多独有的优点，如其不受地理限制，具有广泛的分布；太阳的能量很大，其1s中传输给地球的能量相当于5*10⁹Kg煤当量；太阳能是完全清洁的能源，不会产生任何的废弃物，由此，对于太阳能的充分利用具有重要的实际意义。

目前，对于太阳能的利用主要有两方面构成，一方面使用光热转化，另一方面使用光电转化，其中，光热转化是指将太阳能直接转换为热能并加以利用，如生活中常见的太阳能热水器；光电转化是指将太阳能直接转变为电能并加以利用，如生活中常见的光伏发电站，太阳能电池路灯等等。虽然对于太阳能的利用已经有了一定的基础，但是考虑到由于地域限制，环境影响等因素，还有巨大的太阳能没有能够实现很好的利用。

纳米材料是一种区别于传统宏观块材的新型材料，由于其物理尺寸与德布罗意波长几乎相当，甚至更小，这使得纳米材料具有极强的表面等离子体共振效应，并且其吸收光谱变宽，吸收强度增大，由此，纳米材料能够更加高效的实现对太阳能的利用，将吸收到的太阳能有效的转化为热蒸汽，这在污水处理、海水淡化等领域具有广阔前景。

关于使用纳米材料实现对太阳能的利用，已经报道的包括使用纳米流体如金、银等贵金属纳米材料，亦或石墨烯、碳纳米管、炭黑等纳米流体；为了进一步提高光热转化效率，人们还使用了纳米材料的组装体，如使用石墨烯薄膜、金纳米颗粒沉积在纸上的复合材料、石墨烯与细菌纤维素的混合组装体、石墨烯和碳纳米管复合气凝胶等等。虽然有大量的研究人员不断的在这一领域深入研究，但是，目前的光热转化薄膜仍然具有一定的局限性，如使用石墨烯和纸的复合，其不可以多次重复使用，使用石墨烯薄膜进行光热转化时其转化效率相对较低，使用石墨烯和碳纳米管复合的光热转化气凝胶，其强度不足以在实际生产中广泛推广。

因此，提供一种高强度可循环使用的光热转换薄膜具有迫切的现实意义。

关于光热转化薄膜的研究进展主要包括以下内容：

1、南京大学Jia Zhu等人在《Adv. Mater》上发表的题为：“Tailoring GrapheneOxide-Based Aerogels for Efficient Solar Steam Generation under One Sun”的文章，其使用氧化石墨烯、海藻酸钠和多壁碳纳米管的混合物，通过冷冻干燥的方法制备出了一种氧化石墨烯气凝胶，但是该气凝胶的机械性能较差。

2、日本东北大学Yoshikazu Ito等人在《Adv. Mater》上发表的题为：“Multifunctional Porous Graphene for High-Efficiency Steam Generation by HeatLocalization”的文章，其使用CVD的方法先制备出包含有泡沫镍模板的三维石墨烯材料，然后将模板除去以得到一种多孔的三维石墨烯，进而将其用于光热转化，发现其具有很好的光吸收转化效率。