[发明专利]一种制备碳量子点修饰多级三氧化钨-泡沫镍复合材料的方法及其应用

说明书

一种制备碳量子点修饰多级三氧化钨‑泡沫镍复合材料的方法及其应用，它涉及一种制备三氧化钨‑泡沫镍复合材料的方法及其应用。本发明的目的是要解决现有光热转换材料存在转换效率低，制备复杂，成本高昂以及不稳定的问题。方法：一、清洗泡沫镍；二、生长WO₃纳米片‑纳米棒材料初级结构；三、碳量子点修饰。碳量子点修饰多级三氧化钨‑泡沫镍复合材料用于制备光热蒸发装置。本发明通过激光照射制备的碳量子点修饰多级三氧化钨‑泡沫镍复合材料可实现对太阳能的宽光谱吸收(200‑2500nm)，具有低导热(0.1‑0.2W m^‑1K^‑1)和优异的光热转换效率(88‑93％)。本发明适用于污水处理、海水淡化以及蒸汽驱动。

技术领域

本发明涉及一种制备三氧化钨-泡沫镍复合材料的方法及其应用。

背景技术

在当前能源需求快速增长和环境问题日益严重的背景下，开发廉价而高效的能量转化与储存材料显得尤为重要。太阳能作为一种取之不尽的清洁能源成为人类能源利用的永恒追求，相对于复杂、昂贵而低效的光电转换系统，太阳能的光热应用无疑是人类利用太阳能最简单、最直接、最有效的途径之一。如何将低品位、分散不连续的太阳能转换成高品位的热能，以便最大限度地利用太阳能，成为突破太阳能光热应用的关键瓶颈。要实现这种太阳能光热应用的关键就是研制高效稳定的光热转换材料。

目前，常见的光热转化材料主要有贵金属纳米颗粒、碳基纳米材料和窄带隙半导体材料。贵金属含量稀少且价格昂贵，所以限制了其大规模的应用；碳基材料虽然具有光谱吸收范围宽的优点，但是合成条件复杂，严格，对其应用范围有一点的局限作用；半导体材料在红外区的吸收较弱，对于提高材料的光热转换效率是非常不利的。因此，寻找具有光热转换效率高、光谱吸收宽、导热系数低、多孔性的新型光热材料迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是要解决现有光热转换材料存在转换效率低，制备复杂，成本高昂以及不稳定的问题，而提供一种制备碳量子点修饰多级三氧化钨-泡沫镍复合材料的方法及其应用。

一种制备碳量子点修饰多级三氧化钨-泡沫镍复合材料的方法，是按以下步骤完成的：

一、清洗泡沫镍：

依次以丙酮、无水乙醇和去离子水为清洗剂对泡沫镍进行超声清洗，再使用鼓风机吹干，得到清洗干净的泡沫镍；

二、生长WO₃纳米片-纳米棒材料初级结构：

①、首先将仲钨酸铵和分散剂溶解在去离子水中，然后使用质量分数为5％～37％的盐酸将pH值调节至5～9，再在室温下搅拌，得到混合溶液；

步骤二①中所述的混合溶液中仲钨酸铵的浓度为10mmol/L～20mmol/L；

步骤二①中所述的混合溶液中分散剂的浓度为50mmol/L～100mmol/L；

②、将混合溶液转移到聚四氟乙烯为内胆的不锈钢高压反应釜中，然后将清洗干净的泡沫镍浸入到混合溶液中，再将不锈钢高压反应釜密封后放入鼓风干燥箱中，在温度为140℃～200℃下反应8h～24h，最后冷却至室温，得到反应产物；

③、使用去离子水和无水乙醇交替对反应产物进行清洗，再干燥，得到表面生长有WO₃纳米片-纳米棒初级结构的泡沫镍；

三、碳量子点修饰：