[发明专利]一种铜基复合材料、制备方法及其在光热转换领域的应用

说明书

本发明属于光热转换技术领域，特别涉及一种铜基复合材料、制备方法及其在光热转换领域的应用。本发明的铜基复合材料为聚多巴胺包裹硒化铜纳米椭球形成的光热复合材料，该铜基复合材料中聚多巴胺的厚度为5～80nm。硒化铜纳米椭球作为一种半导体材料，具有表面等离子体共振效应，在红外激光照射条件下，可以有效吸收红外光，将光能转换为热能，从而导致材料温度升高；聚多巴胺包覆在硒化铜纳米椭球表面，使得该铜基复合材料在自然光条件下呈现黑色，可以高效吸收可见光和近红外光范围的光，即聚多巴胺可弥补硒化铜纳米椭球在可见光范围内低的光吸收。该复合材料可达到比硒化铜纳米椭球在同一条件下更高的温度，即具有更高的光热转换效率。

技术领域

本发明属于光热转换技术领域，特别涉及一种铜基复合材料、制备方法及其在光热转换领域的应用，例如可用于太阳能集热管、光热蒸发生产清洁水等。

背景技术

反渗透法是海水淡化技术中最成熟的技术之一。反渗透海水淡化装置正常运行需要预防结垢和防止有机物与生物污染，因此必须采取有效的预处理手段。光热转换水蒸发技术是将水快速加热蒸发并收集清洁水，以达到海水淡化目的的重要手段之一。理论上，光热材料可以捕获光能，利用其特有的带隙宽度有利的吸收太阳光，吸收光能并将其以热能的形式释放，将光能转换为热能，以达到水蒸发的目的。光热转换水蒸发技术在海水淡化和污水净化领域具有广泛的应用前景。

类似的，在太阳能集热管中，采用光热转换技术可以快速将水加热，从而方便使用。近年来，关于光热材料的制备及其在光热蒸发生产清洁水领域应用的研究越来越多，然而简单、单一的光热材料的光热转换性能具有一定的局限性，仅可在某一特定的光谱范围内具有较好的光热转换效果，因此增大光热材料作用的光谱范围在提高光热转换效率方面一直难以取得突破性的进展。目前比较引人注目的是光热复合材料的制备及其光热性能，复合材料在相同光照条件下可以达到更高的温度，往往具有比单一材料更好的光热转换性能。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明针对现有海水淡化技术以及太阳能集热管的加热技术所存在的不足，目的在于提供一种铜基复合材料、制备方法及其在光热转换领域的应用，该铜基复合材料具体为由聚多巴胺修饰硒化铜纳米椭球的光热复合材料，其利用聚多巴胺包覆在硒化铜纳米椭球的表面，补偿硒化铜纳米椭球在太阳光谱可见光范围的吸收缺陷，最终使得铜基复合材料不仅在近红外光范围有着较高的光吸收与光热转换，并且在可见光范围也拥有相同效果。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种铜基复合材料，该铜基复合材料为聚多巴胺包裹硒化铜纳米椭球形成的光热复合材料，聚多巴胺的厚度为5～80nm。

优选地，硒化铜纳米椭球的长轴为43.80～77.09nm，短轴为35.48～58.30nm。

上述铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：制备硒化铜纳米椭球；

将硒球、表面活性剂、还原剂、第一催化剂与去离子水在反应容器中搅拌均匀得混合溶液，然后向混合溶液中加入过氧化氢溶液进行反应，待溶液颜色呈现墨绿色时停止反应，得第一反应液，将第一反应液洗涤离心处理后得硒化铜纳米椭球；

硒球为纳米硒；

还原剂为水溶性二价铜盐；

步骤二：制备铜基复合材料；

向步骤一中所得的硒化铜纳米椭球中加入含有盐酸多巴胺的缓冲剂溶液，分散均匀后避光搅拌反应，得第二反应液，将第二反应液洗涤离心，即得铜基复合材料；

缓冲剂溶液的pH为7.5～10。