[发明专利]一种光热转换材料及其在海水淡化及盐分回收中的应用

说明书

本发明公开了一种光热转换材料及其在海水淡化及盐分回收中的应用，属于材料化学和太阳能转换技术领域。本发明所述光热转换膜材料包括玻璃纤维膜，所述玻璃纤维表面依次原位生长有致密的聚苯胺层和多孔蜂窝状的钴镍硫化物。将含有不同盐浓度的模拟海水与金属硫化物基光热转换膜材料接触，并以设定光线照射光热转换材料，使金属硫化物基光热转换材料进行光热转换并产生热能，从而促使海水中的水分蒸发，盐结晶以盐环的形式沉积在光热膜表面，实现持续高效的海水淡化处理及盐分回收。本发明的双金属硫化物光热转换膜材料具有高比表面积、高吸光率和高耐候性，具有高效的太阳能转化效率，独特的结构设计可以实现长效的太阳能脱盐。

技术领域

本发明涉及一种光热转换材料及其在海水淡化及盐分回收中的应用，属于材料化学和太阳能转换技术领域。

背景技术

随着日益严重的环境污染以及其后变化导致的水短缺，伴随创新、协调、开放、绿色、共享五大发展理念在全世界的不断深入，如何更好地实现淡水资源供应及能源充分利用已成为人们亟待解决的难题，如何改善能源结构和充分利用绿色能源已经成为世界各国的发展战略目标。因此，开发和利用清洁、可再生的新能源成为人们亟待解决的问题。

太阳能水蒸发就是将太阳能的能量最大可能地转化成热能，将转换来的热能用于加热水体，从而产生水蒸气。但在实际应用过程中，太阳能水蒸发效率一直是能量利用的软肋。造成太阳能水蒸发效率低下主要有以下几个因素：1)太阳光分为紫外-可见-红外光波段，然而水体自身仅能吸收大于1400nm的近红外光波段，对于紫外与可见光区水体自身却没有任何的吸收。传统的光热材料虽然能够吸收大阳光进行海水淡化，但是传统的光热材料在进行海水淡化过程中，析出的结晶盐会堆积在材料表面并严重影响材料进行持续的水蒸发。

金属硫化物对全太阳光谱都具有很好的光吸收能力，据报道硫化铜的光热转换效率仅仅低于金纳米粒子，同时还可以对硫化物结构设计，最大化提高对光的吸收能力。但是所制备的材料机械强度较低，成本高昂。研发耐候性强、耐高浓度盐腐蚀、高效光热转换材料及光热转换装置，并有效解决在光盐脱盐过程中的效率下降问题，将切实有力地推动绿色、可持续发展进程，具有深远的意义和良好的社会效益。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种玻纤膜光热转换材料及其制备方法和应用，玻纤膜光热转换材料制备方法简单且低成本，玻纤膜光热转换材料用于海水淡化过程中具有良好的耐盐性以及长程脱盐稳定性。

本发明首先提供了一种玻璃纤维膜光热转换材料，所述光热转换材料包括玻璃纤维膜，所述玻璃纤维膜自下而上依次负载聚苯胺层和蜂窝状硫化钴镍纳米片。

在本发明的一种实施方式中，所述玻璃纤维膜包括商用玻璃纤维膜或工业用玻璃纤维布。

本发明还提供了上述玻璃纤维膜光热转换材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤(1)：洗净的玻璃纤维膜在含有苯胺单体的酸性溶液中反应，引发剂为过硫酸铵，得到负载有聚苯胺层的玻璃纤维膜；

步骤(2)：将步骤(1)得到的负载有聚苯胺层的玻璃纤维膜在包含有氯化钴、氯化镍和尿素的乙醇溶液中进行水热反应，反应温度为100～130℃，反应时间为6～12h，生成负载片状钴镍前驱体的玻璃纤维膜材料；

步骤(3)：将干燥后的步骤(2)得到的负载片状钴镍前驱体的玻璃纤维膜材料进行硫化反应，反应温度为250～300℃，反应时间为3～5h。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述反应是在0～5℃下反应2～6h。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述含有苯胺单体的酸性溶液为浓度为0.4～1wt％苯胺单体的0.5～2M盐酸溶液。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，引发剂过硫酸铵的浓度为2～5wt％，滴加量为10～20mL。