[发明专利]一种多壁碳纳米管/玻璃基太阳能水净化光热材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多壁碳纳米管/玻璃基太阳能水净化光热材料及其制备方法，属于无机非金属材料技术领域，方法包括：将玻璃通过球磨工艺进行粉碎，过筛，得到玻璃粉；将碳粉加入玻璃粉中后，通过球磨工艺进行混合均匀，得到多壁碳纳米管与玻璃粉复合粉体；将多壁碳纳米管与玻璃粉复合粉体经过造粒后，干压成型，经烧结得到本产品。本发明通过一步法制备具有多界面，高光热转换效率的低成本多壁碳纳米管/废玻璃基太阳能水净化光热材料，本发明用于光热水蒸发的多壁碳纳米管/玻璃基复合材料仅需一步到位，经烧结后的复合材料具有高蒸发速率，高强度，良好的光热水蒸发效率，本发明光热材料较现有技术能更好地满足实际应用的要求。

技术领域

本发明属于无机非金属材料技术领域，涉及一种多壁碳纳米管/玻璃基太阳能水净化光热材料及其制备方法，具体涉及一种具有多界面，高光热转换效率的低成本多壁碳纳米管/玻璃基太阳能水净化光热材料及其制备方法。

背景技术

面对现代社会的快速发展和不断增长的人口，在过去的几十年里，满足淡水需求的挑战越来越大，海水淡化被开发为最有前途的解决方案之一，以满足紧迫的全球水危机的挑战。在传统的太阳能蒸汽发电过程中，水作为光吸收器，但它只对近红外波长有响应。此外，入射光的强度随着水深的增加而减小，这也导致了底部大量的散装水无法吸收光。因此，提出了在界面上利用辅助吸光物质进行光吸收和热转换的方法。这些辅助物质可分为四类：有机高分子材料、金属纳米结构材料、无机半导体和碳基材料。有机高分子材料具有独特的光学性质、结构多样性、表面形貌可调和生物降解性可控等特点，这些特性使有机高分子材料更加环保，而有机高分子材料的光热转化效率相对较低，在长时间的阳光照射下容易发生光降解。金属纳米颗粒由于局部的表面等离子体共振具有良好的太阳能热转化能力，但金属材料存在制备工艺复杂、污染环境、成本高、光热转换效率低等问题，制约了其全面实施。半导体材料具有多样性大、经济、光和热稳定性好、形貌可调等特点。然而，它们往往需要更高的光强来实现高光热转换效率。在自然阳光下，碳基材料在较宽光谱范围内具有优异的阳光吸收性能，光热转换效率高，导热系数超高，防污耐腐蚀性能显著，物理化学性能稳定，更适合光热转换。

然而，原碳基纳米颗粒均匀分布于体水中。但是，在这个过程中，水的未蒸发部分也会被加热，从而降低了蒸发效率。因此，有必要将热量定位在蒸发区域。因而，通过构建隔热层一定程度上提高了能效，但由于光热膜与水的直接接触，仍然会造成热量的流失。此外，为保证保温层有充足的供水，在绝缘子上加设一维(1D)或二维(2D)通道。然而，这些组合结构仍然存在许多问题，如组件不能很好地组合，这将影响系统的寿命。因此，将碳基光热系统的结构调整为单一组件配置，延长系统的使用寿命是必须的。

因此，基于隔热，力学强度高的开孔玻璃板，其可以通过毛细管吸收水分，而且其吸水率高达50％-70％。另外，通过对玻璃材料的结构设计，可以实现聚光效应等特点，如何将碳基材料与玻璃进行复合从而实现水蒸发速率明显提升，无限延长其使用寿命是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多壁碳纳米管/玻璃基太阳能水净化光热材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多壁碳纳米管/玻璃基太阳能水净化光热材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将玻璃通过球磨工艺进行粉碎，过筛，得到玻璃粉；

(2)将碳粉加入得到的玻璃粉中后，通过球磨工艺进行混合均匀，得到多壁碳纳米管与玻璃粉复合粉体；

(3)将得到的多壁碳纳米管与玻璃粉复合粉体经过造粒后，干压成型，经烧结得到上述多壁碳纳米管/玻璃基太阳能水净化光热材料。