[发明专利]一种用于光蒸发水的含Cu2-xS的复合半透膜及其制备和用途

说明书

本发明公开了一种用于光蒸发水的含Cu_2‑xS的复合半透膜及其制备和用途，该复合半透膜包含：3D‑CuS纳米半导体，以及半透膜前驱体。其中，3D‑CuS纳米半导体为具有花状晶体结构的纳米级Cu_2‑xS，0≤x≤1，其通过二价铜化合物与含硫化合物分别溶于溶剂中，混合两种溶液，在100℃～125℃温度下反应，得到黑色沉淀，干燥制备获得。3D‑CuS的含量占复合半透膜总量的5％～80％。半透膜前驱体包含：纤维素硝酸酯、聚偏二氟乙烯和聚酰胺中的任意一种或两种以上。本发明的复合半透膜比单纯的使用Cu_2‑xS在光蒸发水应用中有更强的优势，其中半透膜作为支撑材料，使光热转换材料Cu_2‑xS能够漂浮在水面上，在太阳光的辐射下，于水与空气的界面产生局部高温，使水蒸发，达到淡化海水的目的。

技术领域

本发明涉及一种复合半透膜，具体涉及一种用于光蒸发水的含Cu_2-xS的复合半透膜及其制备和用途。

背景技术

当今社会，淡水资源短缺、环境污染、能源枯竭已逐渐成为制约世界可持续发展的三大问题，其中水资源作为生命之源，淡水资源的短缺则是人类当下必须要解决的一项重大问题。尽管地球表面有三分之二被水所覆盖，但其中海水占全球水资源总储量的97.5％，而淡水只占其中的2.5％。但是，人类真正可以利用的淡水资源只是陆地上江河湖泊和地下水资源的一部分，而这部分水资源仅仅约占全球水资源的0.00768％，数量极为有限。

近年来，随着工业的迅速发展以及人类对水资源的不合理利用，进一步加剧了水资源短缺的困境。有限的淡水供给和人类人口不断地增加，世界人均可用水量正在逐渐减少，已从1950年人均可用水量的16800m³减少到2000年的6800m³。根据联合国水资源世界评估项目的报告指出，预计到2050年，世界上将会有60多个国家面临淡水短缺的问题，并做出预测，在今后20年间，世界上人均水资源消费量将会减少1/3。随着淡水资源的日益短缺，淡化海水已成为解决全球水资源短缺的一种重要途径。

海水淡化(亦称海水脱盐)常用的技术有蒸馏技术、膜技术、冷冻法以及萃取法等二十余种，而近年来通过光热转换来实现海水脱盐的相关领域研究可以说是非常火热。

典型的光热转换材料有金、银等贵金属，其广泛应用于光热转换应用中，例如：南京大学朱嘉课题组(Nano Energy,2017,32,195-200)成功制备Au/Al₂O₃吸光器，以及意大利膜技术国家研究中心Efrem Curcio教授课题组(Advanced materials,2017,29,1603504)成功制Ag/PVDF膜，利用太阳光来获得能量，将光能转换为热能，从而实现光蒸发水，淡化海水。但是，金、银等贵金属，其价格过于高昂，限制了这种技术在太阳能光蒸发水方面的应用。因此，探索一种制作成本低廉，具有较好光热转换效率的材料是一项非常急切的任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于光蒸发水的含Cu_2-xS的复合半透膜及其制备和用途，该复合半透膜解决了现有技术使用贵金属膜价格昂贵的问题，具有成本低、光热转换效果好等优点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于光蒸发水的含Cu_2-xS的复合半透膜，该复合半透膜包含：3D-CuS纳米半导体，以及半透膜前驱体；其中，所述的3D-CuS纳米半导体为具有花状晶体结构的纳米级Cu_2-xS，0≤x≤1，其通过二价铜化合物与含硫化合物分别溶于溶剂中，混合两种溶液，在100℃～125℃温度下反应，得到黑色沉淀，干燥制备获得。

其中，所述的3D-CuS的含量占复合半透膜总量的5％～80％。

其中，所述的半透膜前驱体包含：纤维素硝酸酯、聚偏二氟乙烯和聚酰胺中的任意一种或两种以上。