[发明专利]一种具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法，包括以下步骤：1)利用水热法制备的Cu NWs；2)将Cu NWs分散于溶液中，再加入吡咯及双氧水后进行搅拌，使得吡咯发生聚合反应，将吡咯原位生长在CuNWs的表面，得Cu NW@PPy；3)利用Cu NW@PPy采用冰模板法的取向冷冻技术制备具有高集热效应海水淡化气凝胶，该方法制备得到的凝胶有效降低水蒸气挥发过程中遇到的传质阻力，提高太阳能海水蒸发的性能。

技术领域

本发明属于海水淡化和污水净化技术领域，涉及一种具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法。

背景技术

淡水是人类赖以生存的重要资源，随着工业的快速发展，洁净水的需求量和污水的排放量都在不断的增长。海水/污水蒸发技术的开发是解决21世纪水资源短缺问题的有效途径之一。太阳能海水蒸发技术作为一种可再生、无污染、成本低的技术，近年来在海水淡化/废水净化等行业发挥了重要的作用。目前，太阳能水净化技术在设备设计、工艺流程等方面都取得了巨大的进展。而高效太阳能光热转换材料的制备是进一步提升太阳能海水蒸发效率的关键所在。为此，在设计和制备光热转换材料必须要要考虑以下几点关键因素：1.高的太阳能吸收效率；2.低的导热率；3.多孔结构减少水蒸气传质阻力。目前，常见的光热转换材料有黑色的金属纳米颗粒、过渡金属氧化物纳米颗粒、石墨烯、碳纳米管、碳纤维等材料，这些材料从拓宽光谱吸收范围上入手，增强了材料对太阳光的吸收能力，从而进一步提高光热转化效率，然而现有技术中没有从多孔结构的角度出发减少水蒸气的传质阻力，因此水蒸气挥发过程中遇到的传质阻力较大，太阳能海水蒸发的性能较差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法，该方法制备得到的凝胶有效降低水蒸气挥发过程中遇到的传质阻力，提高太阳能海水蒸发的性能。

为达到上述目的，本发明所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法包括以下步骤：

1)利用水热法制备的Cu NWs；

2)将Cu NWs分散于溶液中，再加入吡咯及双氧水后进行搅拌，使得吡咯发生聚合反应，将吡咯原位生长在CuNWs的表面，得CuNW@PPy；

3)利用Cu NW@PPy采用冰模板法的取向冷冻技术制备具有高集热效应海水淡化气凝胶。

步骤1)中利用水热法制备直径为80纳米，长度为10-100微米的CuNWs。

步骤1)的具体操作为：

取聚乙烯吡咯烷酮、CuCl₂·2H₂O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水，再将聚乙烯吡咯烷酮、CuCl₂·2H₂O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水混合后搅拌，得蓝色乳浊液，然后倒入高压反应釜中进行水热反应，待其反应完成后进行离心水洗及丙酮洗涤，得CuNWs。

搅拌时间为12h；

水热反应过程中的温度为140℃-200℃，反应12-60h。

聚乙烯吡咯烷酮、CuCl₂·2H₂O、葡萄糖、十八胺及十六胺的质量比为(0.1-6)g：(0.05-0.5)g：(0.05-0.4)g：(0.1-5.0)g：(0.2-5.0)g。

步骤2)的具体操作为：

CuNWs分散于丙酮与水的混合溶液中，再加入吡咯及双氧水持续搅拌，吡咯发生聚合反应，原位生长在CuNWs的表面。

CuNWs、丙酮、水、吡咯及双氧水的质量比为(0.01-0.1)g：(2-4)g：(10-100)g：(0.2-5.0)g：(0.01-0.5)g。