[发明专利]一种用于拦截水体污染中易挥发有机物的聚吡咯光热薄膜的制备方法及应用

说明书

一种用于拦截水体污染中易挥发有机物的聚吡咯光热薄膜的制备方法及应用。本发明属于水资源净化材料领域。本发明的目的是为了解决现有光热材料不能将水中以合成有机物形式存在的易挥发有机物分离出来，也不能将天然水中的微生物代谢所产生的易挥发生物有机物分离出来的技术问题。本发明的方法：一、在带表面氧化层的硅片表面旋涂光刻胶；二、光刻制备微米级网格阵列结构；三、置于脱二氧化硅溶液中浸泡洗脱；四、置于KOH溶液中处理；五、电沉积聚吡咯，脱除模板后，得到表面带有微米硅锥结构的聚吡咯薄膜。或将无氧化层的硅片直接用KOH溶液刻蚀，然后电沉积聚吡咯得到。本发明的光热材料展现了较高的光热转换率，水质净化效果好，制备工艺简单。

技术领域

本发明属于水资源净化材料领域，具体涉及一种用于拦截水体污染中易挥发有机物的聚吡咯光热薄膜的制备方法及应用。

背景技术

中国是一个严重缺水的国家。海河、辽河、淮河、黄河、松花江、长江和珠江7大江河水系，均受到不同程度的污染，可供使用的淡水资源再生是我国目前在水质净化领域面临的主要挑战。太阳能水体净化工艺作为是一种绿色、环保、可持续的技术，其在海水淡化、水质杀菌、淡水再生等领域具有广阔的应用前景。

太阳能对水体进行净化过程，实际上是将太阳的光能在材料表面转化成热能，从而将水分子通过蒸发的方式与污染物质分开的过程。因此，光热材料是作为光收割机和光热能量转换器的关键元件。到目前为止，各国学者已经提出了多种优化光热材料以提高太阳能蒸发效率的策略，包括增强光热转换、热能损失管理、防污性能和耐盐性改善、水蒸发焓调节等。虽然这些策略都有助于改善太阳能水蒸发过程，但是有效的将水从易挥发有机化合物中分离出来，仍是提高光热材料研究工作上一个极具挑战性的难题。

目前，人们所研究出的光热材料只能通过相变将水从非挥发性污染物中分离出来，而不能将水中以合成有机物形式存在的易挥发有机物分离出来，也不能将天然水中的微生物代谢所产生的易挥发生物有机物分离出来。这些有机污染物仍然可以与水一起蒸发，造成蒸馏水的二次污染，甚至可以在蒸馏水中富集，无法实现水质净化的根本目的。因此，人们迫切需要一种光热材料，即可以很容易地渗透水分子，又可以阻止挥发性有机物的蒸发。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有光热材料不能将水中以合成有机物形式存在的易挥发有机物分离出来，也不能将天然水中的微生物代谢所产生的易挥发生物有机物分离出来的技术问题，而提供一种用于拦截水体污染中易挥发有机物的聚吡咯光热薄膜的制备方法及应用。

本发明的一种用于拦截水体污染中易挥发有机物的聚吡咯光热薄膜的制备方法按以下步骤进行：

步骤一、将表面无二氧化硅氧化层的硅片置于KOH溶液中进行各向异性刻蚀处理；

步骤二、在步骤一处理后的硅片上电沉积聚吡咯，脱除模板后，得到表面带有无序微米硅锥结构的聚吡咯薄膜。

进一步限定，步骤一中所述KOH溶液的浓度为0.5mol/L～2mol/L，各向异性刻蚀处理温度为65～80℃，各向异性刻蚀处理时间为30min～2h。

进一步限定，步骤二所得表面带有无序微米硅锥结构的硅锥具体为四棱锥结构，所述四棱锥结构的底边长≤10μm，高度为350nm～7μm。各向异性刻蚀得到的硅锥尺寸不均，各种大小的硅锥均有，但一般底边长不大于10微米。

进一步限定，步骤二所得表面带有无序微米硅锥结构的聚吡咯薄膜的薄膜厚度为500nm～1μm。

本发明的一种用于拦截水体污染中易挥发有机物的聚吡咯光热薄膜的制备方法按以下步骤进行：

步骤一、在表面有二氧化硅氧化层的硅片表面旋涂光刻胶；

步骤二、光刻制备微米级网格阵列结构；

步骤三、将步骤二光刻后的硅片置于脱二氧化硅硅溶液中浸泡洗脱；