[发明专利]一种用于海水淡化的光热转换材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于海水淡化的光热转换材料，包括导水层以及旋涂在导水层表面的光热蒸发膜；所述导水层为三聚氰胺海绵，所述光热蒸发膜为基于ZIF‑L的PDA/海藻酸钠膜。本发明还公开了上述用于海水淡化的光热转换材料的制备方法，具体为：利用ZIF‑L诱导多巴胺原位聚合成聚多巴胺，得到ZIF‑L/PDA，将得到的ZIF‑L/PDA与海藻酸钠混合，得到溶胶；将溶胶旋涂在三聚氰胺海绵表面成膜，干燥后得到光热转换材料。本发明由海藻酸钠改性形成的光热蒸发膜一方面在整个太阳光谱内有着宽的光谱吸收和光热转化能力，另一方面具有脱盐能力，能够有效避免界面蒸发过程中盐分在表面的沉积，使其具有稳定的蒸发性能，不影响光吸收和光热转换过程的进行。

技术领域

本发明涉及一种用于海水淡化的光热转换材料，还涉及上述光热转换材料的制备方法。

背景技术

21世纪以来，随着世界范围内经济的高速发展和工业化步伐的加快，能源匮乏和环境恶化成为全球面临的重大挑战，尤其是在一些经济落后地区，淡水资源极为缺乏。近年来，应用于界面蒸发的材料和器件凭借优异的光热转换效率以及热利用效率使其在海水淡化、电力产生、二氧化碳捕获、重金属回收、蒸汽杀菌、油水分离等领域引起了研究者的极大兴趣。相比传统的海水淡化技术，界面蒸发技术唯一的驱动力是储量丰富的太阳能。光热材料在太阳能驱动下，实现高效的海水淡化从而获得安全饮用水。

目前，用作太阳能光热蒸发的材料有很多类：碳基材料，贵金属材料，半导体材料等，虽然贵金属和半导体材料有着较高的光热转化效率，但由于贵金属材料稀少且价格昂贵，难以大规模应用，同时贵金属和半导体光热蒸发材料的蒸发界面与导水材料的结合也是一项复杂的过程，而碳基材料因其低成本、丰富性、优异的光吸收能力等优点，使其具有良好的发展前景和应用空间。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种用于海水淡化的光热转换材料，本发明另一目的是提供上述光热转换材料的制备方法。

技术方案：本发明所述的用于海水淡化的光热转换材料，包括导水层以及旋涂在导水层表面的光热蒸发膜；所述导水层为三聚氰胺海绵，所述光热蒸发膜为基于ZIF-L的PDA/海藻酸钠膜。

本发明所述的用于海水淡化的光热转换材料密度为9kg/m³，厚度为5mm；三聚氰胺海绵上光热蒸发膜的厚度为0.5mm。

上述用于海水淡化的光热转换材料的制备方法，所述制备方法为：利用ZIF-L诱导多巴胺原位聚合成聚多巴胺，得到ZIF-L/PDA，将得到的ZIF-L/PDA与海藻酸钠混合，得到溶胶；将溶胶旋涂在三聚氰胺海绵表面成膜，干燥后得到光热转换材料。

上述用于海水淡化的光热转换材料的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将制得的叶片状二维ZIF-L在室温下溶解于水中，得到ZIF-L溶液，取盐酸多巴胺加入ZIF-L溶液中，反应后形成ZIF-L/PDA溶液；

(2)搅拌下，将海藻酸钠加入ZIF-L/PDA溶液中，混合搅拌5～8小时，形成溶胶；

(3)将溶胶旋涂在三聚氰胺海绵表面，然后将三聚氰胺海绵进行干燥，得到光热转换材料。

其中，步骤(1)中，叶片状二维ZIF-L采用如下方法制备而成：将硝酸钴溶液和二甲基咪唑溶液混合搅拌，反应后得到沉淀，将沉淀经离心、水洗后进行干燥，得到叶片状二维ZIF-L。叶片状二维ZIF-L具有大的比表面积，能够使界面蒸发面积更大，ZIF-L具有类催化酶结构，在有氧气情形下，如空气中能够促进多巴胺氧化，使多巴胺(DA)快速原位聚合成聚多巴胺(PDA)，从而在ZIF-L表面包裹有聚多巴胺膜。

其中，硝酸钴溶液和二甲基咪唑溶液的混合体积比为1：1；硝酸钴与二甲基咪唑的浓度比为1：8。