[发明专利]一种基于再力花杆的光热转换材料、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及光热材料技术领域，具体涉及一种基于再力花杆的光热转换材料、制备方法及其应用，通过对再力花杆进行火焰碳化和管式炉碳化的方式，使其具备良好的光热转换性能，然后利用太阳能加速水蒸发性能获取纯净水；并且，通过简单涂覆聚多巴胺(PDA)的方式能进一步提高该材料的水蒸发性能和洁净水产量，得到可直接饮用的纯净水；解决了现有的界面水蒸发光热材料由于原材料成本较高、制备过程复杂、工艺耗时费力，很难在生产中实际应用的问题。

技术领域

本发明涉及光热材料技术领域，具体涉及一种基于再力花杆的光热转换材料、制备方法及其应用。

背景技术

我国人口众多而淡水资源紧缺，并且水资源分布不均。在城市中，自来水厂的兴建以及各种净水器的加速推广基本保障了合格饮用水的供给。然而由于城乡发展水平的差异，农村及一些偏远地区的饮用水保障水平仍有待提高。农村地区饮用水主要来源于就地取材的地表水(池塘、湖泊等)以及地下井水，由于水污染和缺少净化处理等原因，存在着严重的健康隐患。有关资料表明，目前全国有25％的地下水体遭到污染，35％的地下水源不合格。泉水或井水中的硫元素、磷元素、砷元素或者硝酸根离子的含量严重超标，不符合生活饮用水卫生标准，对人体造成了巨大危害。

为了缓解纯净淡水资源匮乏危机，净化海水、污水是一种的可持续发展的有效方法。太阳能是取之不尽，用之不竭的新型能源，利用太阳能进行光热转换是新能源利用的一个重要方向。在传统的太阳能水蒸发系统中，采用整体加热策略，仅实现了适度的蒸发效率提高，造成了大量的热损失，使得产品的时间经济成本显著增加。界面蒸发方法通过合适的光热材料选择性地加热水的蒸发部分，而不是整个水体。这种太阳能驱动的界面蒸发避免了整体加热，并最小化光热材料的使用量，使得太阳能水蒸发技术具有密集、独立和便携式的优势，因此近些年得到了飞速的发展。光热转化材料是太阳能光热利用的核心，其需要具备高的太阳光吸收性能和光热转换性能、低散热、低成本、可回收性和长期稳定性等特征。为了提高太阳能水蒸发速率，研究者致力于开发一系列优异光热转化效率的新型光热材料。但是在实际应用中，大部分的界面水蒸发光热材料由于其原材料成本较高、制备过程复杂、工艺耗时费力，使得很难在生产中实际应用。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的界面水蒸发光热材料由于原材料成本较高、制备过程复杂、工艺耗时费力，很难在生产中实际应用的问题，提供了一种基于再力花杆的光热转换材料、制备方法及其应用。

为了实现上述目的，本发明公开了一种基于再力花杆的光热转换材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将再力花杆去除茎叶，进行切段裁剪；

S2：将经步骤S1裁剪后得到的再力花杆分别浸泡在乙醇和蒸馏水中，浸泡时间各为1h，然后烘干，干燥温度为60℃，再在冷冻干燥机中进行冷冻干燥24h；

S3：将步骤S2中得到的再力花杆进行碳化或多巴胺浸泡处理，得到基于再力花杆的光热转换材料。

所述步骤S3中碳化的过程如下：将步骤S2中得到的再力花杆一端放置在火焰上方2s，然后迅速丢进水中淬灭，该过程重复2-3次直到表面碳化，碳化产物用乙醇、去离子水洗涤去除孔道中杂质，再进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为3h。

所述步骤S3中碳化采用管式炉碳化，采用简单的一段碳化方式，过程如下：将步骤S2 中得到的再力花杆置于管式炉中，升温至400℃，保温1h，在N₂保护下进行碳化，碳化产物用乙醇和水分别浸泡处理，处理时间各为1h，处理温度为30℃～60℃，清除碳化产物孔道中杂质，再用去离子水充分洗涤、干燥，干燥的温度为60℃，干燥的时间为3h。

所述升温过程中升温速率均为5～10℃/min。