[发明专利]一种炭化稻壳泡沫光热材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种炭化稻壳泡沫光热材料及其制备方法。其技术方案是：将2～8质量份的炭化稻壳加入到100质量份的去离子水中，混合均匀，再加入2～2.5质量份的十二烷基磺酸钠、2～2.5质量份的十二醇和2～2.5质量份的树脂胶，在40～60℃和100～200r/min条件下搅拌10～20min，得到混合液；在转速为1500～2000r/min的条件下，将混合液搅拌15～20min，再向搅拌中的混合液加入3～12质量份的结合剂，继续搅拌5～10min，得到炭化稻壳泡沫料浆；将炭化稻壳泡沫料浆浇注成型，冷冻干燥6～12h，再于80～100℃条件下干燥18～24h，制得炭化稻壳泡沫光热材料。本发明工艺简单和成本低廉；所制备的炭化稻壳泡沫光热材料的水蒸发效率和光热转换效率高。

技术领域

本发明属于光热转换技术领域。具体涉及一种炭化稻壳泡沫光热材料及其制备方法。

背景技术

光热转换技术是指光热转换材料在太阳光照射下，其晶格与光子能量相互振动，分子振动加剧，内能增加，材料温度升高，从而将光能转化为热能的过程。在光热转换技术领域，太阳光水蒸气发生系统(Solar Steam Generation)是目前极具前景的研究方向，主要是利用多孔光热材料大幅吸收太阳能，并将太阳能转换为热能，从而实现水蒸气的快速且高效蒸发。生物质遗态材料由于具有来源广泛、炭化后活性碳含量高和本征为规则多孔结构等优点，在太阳光水蒸气发生系统表现出极大的应用前景。

已报到的采用生物质遗态材料作为光热材料的研究主要是以蘑菇(Xu N,Hu X,XuW,et al.Mushrooms as Efficient Solar Steam-Generation Devices.[J].AdvancedMaterials,2017,29(28))和木材(Xue G,Liu K,Chen Q,et al.Robust and Low-costFlame-Treated Wood for High-Performance Solar Steam Generation.[J].AcsApplied MaterialsInterfaces,2017,9(17):15052)为基体材料，通过炭化处理获得大的光吸收范围和高的光吸收率，但该类材料中在1KW/m²太阳光强度下的光热转换效率仅为60～70％。

炭化稻壳作为来源极为广泛的生物质遗态材料，其天然的微米孔和纳米孔结构、高的碳含量(30～40wt％)以及宽泛的光吸收范围(紫外-近红外光区)赋予了其作为新型生物质光热材料大的研究前景，但目前未见用炭化稻壳泡沫作为光热材料的技术报道。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和成本低廉的炭化稻壳泡沫光热材料的制备方法；用该方法制备的炭化稻壳泡沫光热材料的水蒸发效率和光热转换效率高。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案的步骤是：

步骤一、将2～8质量份的炭化稻壳加入到100质量份的去离子水中，混合均匀，得到悬浊液；再向所述悬浊液中加入2～2.5质量份的十二烷基磺酸钠、2～2.5质量份的十二醇和2～2.5质量份的树脂胶，在40～60℃和100～200r/min条件下搅拌10～20min，得到混合液。

步骤二、在转速为1500～2000r/min的条件下，将所述混合液搅拌15～20min，再向搅拌中的混合液中加入3～12质量份的结合剂，继续搅拌5～10min，得到炭化稻壳泡沫料浆。

步骤三、将所述炭化稻壳泡沫料浆浇注成型，冷冻干燥6～12h，再于80～100℃条件下干燥18～24h，制得炭化稻壳泡沫光热材料。

所述炭化稻壳的粒径为100～500nm；炭化稻壳的主要化学组分为：C为20～40wt％，SiO₂为20～40wt％，烧失为50～60wt％。

所述结合剂为环氧树脂或为聚乙烯醇。