[发明专利]一种碳包覆高硅氧玻璃纤维光热转换材料及其制备方法、蒸汽生成器与应用

说明书

本发明属于光热转换材料制备技术领域，具体公开一种碳包覆高硅氧玻璃纤维光热转换材料及其制备方法、蒸汽生成器与应用。所述光热转换材料由高硅氧玻璃纤布基体以及包覆在该纤维布表面的碳质层组成。所述制备方法包括如下步骤：（1）在隔氧条件下，用携带有碳质前驱体的气流吹扫高硅氧玻璃纤维，从而使碳质前驱体附着在高硅氧玻璃纤维表面，得光热转换材料前驱体。（2）在气流吹扫的同时对所述光热转换材料前驱体碳化处理，即得。本发明通过简单化学沉积的方法制备了碳材料包覆的高硅氧纤维光热转换材料，氧化硅和碳复合材料不但表现出对酸、碱以及生物污染的高稳定性，同时具有良好的水蒸发性能，拓宽了光热盐水淡化以及污水淡化的使用范围。

技术领域

本发明属于光热转换材料制备技术领域，具体涉及一种碳包覆高硅氧玻璃纤维光热转换材料及其制备方法、蒸汽生成器与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息旨在增加对本发明总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

淡水短缺是人类社会特别是发展中国家和偏远地区需要紧急解决的问题之一。而海水淡化是临海和岛屿国家解决淡水紧缺的策略之一。迄今为止，各种方法例如反渗透过滤，膜蒸发等技术已被应用于海水淡化。最近开发利用太阳能绿色低能耗海水淡化成为研究热点。通过光热材料有效地将太阳光转化为热能，将海水蒸发后冷凝为液体制备淡水，该技术具有非常低的成本。例如，公布号CN111336699B的专利通过将亚麻纤维编织成网状结构，经过蜡烛灰和聚氨酯分散喷涂后制备了一种亚麻纤维基光热转换材料。

到目前为止，已经开发了多种材料作为太阳能蒸汽发电的光热转换材料，如碳基材料、金属纳米颗粒、气凝胶和多孔聚合物。光热转换材料的研究主要围绕下面几个方面：第一，宽波段的太阳光谱吸收，实现高的太阳-热转换效率。第二，能够在蒸发区域局部加热，使热量损失最小。第三，允许通过毛细效应持续供水，以实现持续蒸发。需要强调的是，除了高的光热转换性能，光热转换材料的稳定性和宽的适用范围是这类材料真正实现产业化应用所必需。然而，现有的这几类光热转换材料仍然存在以下方面的问题：例如，碳材料具有较高的稳定性，但是碳材料机械性能较差。而有机高分子聚吡咯、聚苯胺等材料的抗生物污染性较差。金属基材料在高盐度水中容易受到腐蚀。

发明内容

针对上述的问题，提高光热转换材料的稳定性、机械强度，如强酸强碱耐腐蚀性，高盐度溶液抗侵蚀性，抗生物污染的性能，材料的拉伸强度和抗摩擦等，是光热转换材料真正实现产业化应用所必须解决的问题。为实现上述目的，本发明提供一种碳包覆高硅氧玻璃纤维光热转换材料及其制备方法、蒸汽生成器与应用，其具体技术方案如下所述：

在本发明的第一方面，提供一种碳包覆高硅氧玻璃纤维光热转换材料，其包括高硅氧玻璃纤维基体以及包覆在该基体表面的碳质层。

进一步地，所述基体为高硅氧玻璃纤维编织而成的纤维布，所述碳质层覆盖在该纤维布的表面，形成柔性的平面光热转换材料。

进一步地，所述纤维布厚度0.06~3mm，优选地，所述高硅氧玻璃纤维的氧化硅含量92wt%。

进一步地，所述纤维布的编织类型包括二维平纹编织、二维斜纹编织、二维缎纹编织等中的任意一种。

进一步地，所述高硅氧玻璃纤维束的原丝数量在1K~12K之间可选，如1 K、3 K、6K、12K等中的任意一种。

在本发明的第二方面，提供一种碳包覆高硅氧玻璃纤维光热转换材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）在隔氧条件下，用携带有碳质前驱体的气流吹扫高硅氧玻璃纤维，从而使碳质前驱体附着在高硅氧玻璃纤维表面，得光热转换材料前驱体。

（2）在气流吹扫同时对所述光热转换材料前驱体进行碳化处理，即得。