[发明专利]拱形防积盐生物炭基-地聚物/金属网杂化膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种拱形防积盐生物炭基‑地聚物/金属网杂化膜的制备方法：(1)金属网预处理；(2)制备地聚物浆料；(3)通过浸渍的方法复合步骤(2)制备的地聚物浆料，养护，得到地聚物/金属网杂化膜；(4)置于前驱体溶液中进行吸附或涂覆、取出、干燥、然后在保护气体氛围下煅烧，或是将前驱体溶液通过水热反应制备，即得生物炭基‑地聚物/金属网杂化膜；(5)经过弯曲折叠形成拱形防积盐生物炭基‑地聚物/金属网杂化膜。本发明方法以机械性能和韧性俱佳的金属网作为支撑体；以地聚物作为过渡层，地聚物除了可做填孔材料和起到防腐作用外，还能有效提高生物炭的石墨化度，从而提高材料的光热转换性能。

技术领域

本发明涉及一种杂化膜的制备方法，特别涉及一种拱形防积盐生物炭基-地聚物/金属网杂化膜的制备方法。

背景技术

随着人口增长、水污染的不断加重及水资源环境的不断被破坏，目前，已有四分之一的人口面临淡水资源严重短缺问题，按照目前的用水量趋势，预计到2030年，淡水供应短缺比例将接近40％。为解决淡水资源的短缺，人们将目光转向了占据了地球71％面积的海洋。随之海水淡化技术受到各个国家的重视。常规的海水淡化技术主要是膜分离技术、相变热法技术和混合工艺技术，常规海水淡化技术需要大量的高品质的热能或优质电力来进行海水淡化。通过常规技术生产淡水，在消耗大量的化石能源的同时还会产生大量的温室气体和浓缩盐水排放到环境中，造成生态环境污染问题。因此，新的绿色可持续能源—太阳能驱动的海水淡化技术开始逐渐被开发出来。以太阳能驱动的海水淡化技术不需要消耗化石能源，可清洁的从海水中提取淡水。

目前已开发出的太阳能蒸发器所用的光热材料主要有贵金属、半导体和碳基材料，碳基材料与其他两类材料相比有两个优点。首先，碳基材料在广谱范围内具有出色的光吸收和光热转换效率；其次，碳基材料与其他材料相比价格低廉。目前已开发出的碳基材料有石墨烯、碳纳米管、炭黑和生物炭等。在这些碳基材料中，生物炭是最易获得且价格低廉的碳基材料，通常是利用生物质材料在厌氧环境下通过热解得到，但是生物质材料直接热解获得的生物炭由于石墨化程度低，对太阳光的吸收率低、光热转化率低。另一方面，太阳能蒸发器在长期使用过程中，表面不可避免会出现的盐结晶现象，从而抑制了蒸发器对太阳光的吸收。目前针对太阳能蒸发器的防积盐策略有：通过外加装置除去积盐或改进光热材料表面的润湿性以防积盐。但这些策略都需要额外增加装置或化学材料，存在制备复杂、成本昂贵、蒸发效率低等缺点。

发明内容

本发明针对上述技术问题，发明一种生物炭基太阳能蒸发器的制备方法，以机械性能和韧性俱佳的金属网作为支撑体；以地聚物作为过渡层，地聚物除了可做填孔材料和起到防腐作用外，还能有效提高生物炭的石墨化度，从而提高材料的光热转换性能。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种拱形防积盐生物炭基-地聚物/金属网杂化膜的制备方法，包含以下操作步骤：

(1)金属网预处理；

(2)制备地聚物浆料；

(3)取步骤(1)预处理后的金属网通过浸渍的方法复合步骤(2)制备的地聚物浆料，养护，得到地聚物/金属网杂化膜；

(4)取步骤(3)中所得地聚物/金属网杂化膜，置于前驱体溶液中进行吸附或涂覆、取出、干燥、然后在保护气体氛围下煅烧，或是将前驱体溶液通过水热反应制备，即得生物炭基-地聚物/金属网杂化膜；

(5)步骤(4)制备出的生物炭基-地聚物/金属网杂化膜经过弯曲折叠形成拱形防积盐生物炭基-地聚物/金属网杂化膜。

其中，步骤(1)中所述的金属网为铜网、镍网或铁网中的一种。

其中，步骤(1)中所述金属网预处理是指用过硫酸铵、氢氧化钠和去离子水配成的溶液对金属网进行化学刻蚀10～40min，然后清洗烘干；所述过硫酸铵、氢氧化钠和去离子水的质量比为0.2～0.4:1:10。