[发明专利]一种可实现高太阳能蒸发速率的复合四元水凝胶及制备方法

权利要求书

1.一种可实现高太阳能蒸发速率的复合四元水凝胶，其特征在于：复合四元水凝胶由聚乙烯醇凝胶基质骨架（5）、碳基中国墨涂层和二氧化钛涂层（1）组成；其中聚乙烯醇凝胶基质骨架（5）内部存在多个凝胶内部孔道（3），碳基中国墨涂层由纳米颗粒（2）构成；碳基中国墨涂层下表面贴合聚乙烯醇凝胶基质骨架（5）上表面，碳基中国墨涂层上表面贴合共形二氧化钛涂层（4）下表面，共形二氧化钛涂层（4）上表面贴合二氧化钛涂层（1）下表面；聚乙烯醇凝胶基质骨架（5）内部孔道壁表面也沉积有共形二氧化钛涂层（4）；复合四元水凝胶的组分为：聚乙烯醇、聚吡咯、碳基中国墨和二氧化钛。

2.根据权利要求1所述可实现高太阳能蒸发速率的复合四元水凝胶，其特征在于：以质量分数计，复合四元水凝胶的各组分中聚乙烯醇取1000份，聚吡咯取100份，碳基中国墨取100份，二氧化钛取1份。

3.根据权利要求1所述可实现高太阳能蒸发速率的复合四元水凝胶，其特征在于：聚乙烯醇的重均分子量为13000g/mol至23000g/mol，聚吡咯为纳米颗粒，二氧化钛为5nm厚原子层沉积纳米层。

4.一种如权利要求1所述可实现高太阳能蒸发速率的复合四元水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、溶解混料：将一定量的聚乙烯醇置于蒸馏水中加热，并将聚乙烯醇和蒸馏水的混合溶液置于搅拌台上搅拌，得到一定浓度的聚乙烯醇水溶液；待聚乙烯醇在蒸馏水中完全溶解后，向聚乙烯醇水溶液中加入聚吡咯溶液并搅拌一段时间；

步骤2、混料均匀后，向步骤1制得的混合溶液中加入戊二醛和盐酸来调整混合溶液的pH，诱导混合溶液凝胶化，混合溶液的凝胶过程持续一段时间，得到凝胶；

步骤3、将步骤2制得的凝胶置于蒸馏水中一段时间，将未反应的化学物质置换完全，获得纯净水凝胶；

步骤4、将步骤3制得的纯净水凝胶进行冻融循环处理；

步骤5、对进行冻融循环处理后的纯净水凝胶进行真空冷冻干燥处理，得到冻干凝胶；

步骤6、对冻干凝胶进行表面涂层修饰：将涂覆工具完全浸润碳基中国墨墨汁，随后用涂覆工具涂覆碳基中国墨墨汁于冻干凝胶表面；在冻干凝胶表面均匀涂覆碳基中国墨墨汁后，将冻干凝胶静置一段时间；

步骤7、待碳基中国墨墨汁完全干燥后，对涂覆有碳基中国墨墨汁的冻干凝胶进行原子层沉积操作：首先根据沉积层功能要求确定反应前驱体；随后根据沉积层厚度要求设定反应循环次数；以上设定完成且反应腔达到反应温度后，将冻干凝胶置于反应腔中，开始原子层沉积操作，得到共形二氧化钛涂层（4）；

步骤8、原子层沉积操作结束后，将沉积后凝胶浸泡于蒸馏水中一段时间，去除多余的碳基中国墨墨汁；更换几次蒸馏水直至无明显墨汁扩散，获得复合四元水凝胶。

5.根据权利要求4所述可实现高太阳能蒸发速率的复合四元水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤1中制得的聚乙烯醇水溶液的质量分数为10%，聚乙烯醇的加入量与制得的聚乙烯醇水溶液的质量分数相对应，聚乙烯醇置于蒸馏水中加热至80℃；加入聚乙烯醇水溶液中的聚吡咯溶液的质量分数为10%，加入的聚吡咯溶液与聚乙烯醇水溶液的质量比为1：10；对聚乙烯醇水溶液与聚吡咯溶液的混合溶液的搅拌时长为30分钟。

6.根据权利要求4所述可实现高太阳能蒸发速率的复合四元水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤2中添加质量分数为50%戊二醛水溶液，按照戊二醛与聚乙烯醇的比例计算，则戊二醛的添加量为3%；混合溶液的pH值调整至3；1.2M盐酸的加入量与混合溶液调整后的pH值相对应，按照盐酸与聚乙烯醇的比例计算，则盐酸的添加量为10%；混合溶液的凝胶过程持续时长为5～6个小时。

7.根据权利要求4所述可实现高太阳能蒸发速率的复合四元水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤3中凝胶在蒸馏水中的放置时间为10个小时。