[发明专利]一种基于PVA水凝胶的光热蒸发材料及其制备和应用

权利要求书

1.一种基于PVA水凝胶的光热蒸发材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、分别配置聚乙烯醇PVA水溶液、纳米光热材料分散水溶液、戊二醛水溶液和低浓度盐酸溶液；

步骤2、将步骤1所述的聚乙烯醇PVA水溶液、纳米光热材料分散水溶液、戊二醛水溶液和低浓度盐酸溶液按一定顺序在一定温度条件下充分混合搅拌；

步骤3、将混合搅拌后的产物在未发生固化时转移至成型模具中，静置至交联反应完全，得到水凝胶材料；

步骤4、将得到的水凝胶材料与水交换除去盐酸后，进行物理循环冷冻-回温若干次，最终得到基于PVA水凝胶的光热蒸发材料。

2.根据权利要求1所述的基于PVA水凝胶的光热蒸发材料制备方法，其特征在于：步骤1所述低浓度盐酸溶液作为催化剂；低浓度盐酸溶液为采用浓盐酸稀释至摩尔浓度为0.5～2.0mol/L的稀盐酸溶液。

3.根据权利要求1所述的基于PVA水凝胶的光热蒸发材料制备方法，其特征在于，步骤1所述聚乙烯醇PVA水溶液为：将平均分子量在50000～100000之间的PVA按质量浓度为0.05～0.20g/mL加入到水中，在70～100摄氏度条件下超声搅拌至完全溶解后，冷却至室温，得到的无色透明均匀的粘性溶液。

4.根据权利要求1所述的基于PVA水凝胶的光热蒸发材料制备方法，其特征在于，步骤1所述纳米光热材料分散水溶液为：将碳基光热纳米材料按质量浓度0.02～0.20g/mL通过超声或磁力搅拌方式均匀地分散到水中，得到分散均匀的黑色悬浊液；所述碳基光热纳米材料包括氧化石墨烯、碳纳米管和聚吡咯；所述碳基光热纳米材料为在250～2500nm的紫外-可见-近红外波长范围内均有高吸收的碳基光热纳米材料。

5.根据权利要求1所述的基于PVA水凝胶的光热蒸发材料制备方法，其特征在于，步骤1所述戊二醛水溶液为：商业可得的戊二醛质量浓度为30％～70％的水溶液，或采用分析纯的戊二醛用去离子水稀释至质量浓度为30％～70％。

6.根据权利要求1所述的基于PVA水凝胶的光热蒸发材料制备方法，其特征在于，步骤2所述聚乙烯醇PVA水溶液、纳米光热材料分散水溶液、戊二醛水溶液和低浓度盐酸溶液在室温下充分混合搅拌的顺序为：在聚乙烯醇PVA水溶液剧烈搅拌的条件下，加入催化量的低浓度盐酸溶液，再缓慢加入5～10％质量分数的纳米光热材料分散水溶液，得到黑色的悬浊粘液，最后加入2％～4％质量分数浓度30％～70％的戊二醛水溶液，将上述溶液充分混合搅拌，在未发生固化前转移至成型模具中，静置至交联反应完全。

7.根据权利要求1所述的基于PVA水凝胶的光热蒸发材料制备方法，其特征在于：

步骤4所述水凝胶材料与水交换除去盐酸的方式为：将水凝胶材料从模具中小心取出至更大的容器中，加入去离子水浸泡，测量浸出液的pH值，更换去离子水浸泡交换直至pH从6～8；

步骤4所述进行物理循环冷冻-回温的方式为将水凝胶材料表面的水小心吸干后，放置在滤纸上，放入冰箱冷冻室冷冻后取出，放入恒温水浴中回温，反复多次。

8.一种如权利要求1所述制备方法制备的基于PVA水凝胶的光热蒸发材料。

9.一种如权利要求9所述基于PVA水凝胶的光热蒸发材料的应用，其特征在于：将基于PVA水凝胶的光热蒸发材料放置在匹配尺寸的泡沫隔热材料中，下部与淡水/海水接触，通过材料内部导水通道将水运输至材料蒸发表面，吸收太阳光加热水蒸发。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述泡沫隔热材料为：中心镂空尺寸与基于PVA水凝胶的光热蒸发材料形状匹配的聚苯乙烯或聚氨酯疏水白色泡沫。