一种仿生蘑菇形太阳能蒸发器及其制备方法与应用

本发明涉及太阳能蒸发器，尤其涉及一种仿生蘑菇形太阳能蒸发器及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着全球人口的增加和水污染的加剧，淡水短缺已成为当今世界最严重的环境问题之一。为了缓解淡水短缺的压力，出现并发展了许多海水淡化技术需要燃烧化石燃料来满足能源需求，而高能源消耗限制了它们在海水淡化方面的应用。因此，开发一种新型的低碳、环保的海水淡化技术至关重要。近年来，太阳能驱动界面蒸发(sdie)技术已成为一种有前途的解决方案，以可持续、低成本和零碳足迹的方式缓解淡水短缺。

2、太阳能驱动界面蒸发(sdie)在蒸发过程中存在盐积累污染蒸发面，堵塞盐水运输通道和蒸汽排放口径，导致蒸发速率下降以及影响蒸发器寿命等问题。

3、因此，一系列通过增加水运输和盐回流能够抗盐的三维构型蒸发器被开发出来。但是随着光热蒸发的持续进行，海水中的盐离子浓度被大幅度升高，排放到环境中会造成更加严重的污染。

4、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种仿生蘑菇形太阳能蒸发器及其制备方法与应用，旨在解决现有太阳能蒸发器没有冷凝、浓缩海水以及蒸发面盐积累的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种仿生蘑菇形太阳能蒸发器，包括菌帽结构的光热转换层，以及设置于所述光热转换层一侧且具有菌柄结构的输水杆；

4、所述光热转换层包括具有多孔结构的基底材料、负载于所述基底材料表面的共轭聚合物和碳基材料。

5、所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器，其中，所述基底材料选自棉织物、滤纸、无纺布中的一种；所述共轭聚合物选自聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚多巴胺中的一种或多种；所述碳基材料选自碳纳米管、石墨烯、炭黑、蜡烛灰中的一种或多种。

6、所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器，其中，所述基底材料与所述共轭聚合物的质量比为1:(0.1-0.2)；所述基底材料和所述共轭聚合物的总质量与所述碳基材料的质量比为1:(0.02-0.03)。

7、所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器，其中，所述输水杆为棉纤维柱；所述输水杆与所述光热转换层之间采用缝合的方式连接。

8、一种仿生蘑菇形太阳能蒸发器的制备方法，包括步骤：

9、将共轭聚合物单体与催化剂进行混合并控制ph值，得到第一混合液；

10、将基底材料与所述第一混合液进行混合，经冰浴处理后，得到第一产物；

11、将碳基材料与粘合剂、缓冲液进行混合，得到第二混合液；

12、将所述第一产物与所述第二混合液进行混合，经水浴加热处理后，得到菌帽结构的光热转换层；

13、将菌柄结构的输水杆固定于所述光热转换层的一侧，得到仿生蘑菇形太阳能蒸发器。

14、所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器的制备方法，其中，所述ph值为1-4；所述催化剂选自过硫酸铵、氯化铁、过硫酸钾中的一种或多种。

15、所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器的制备方法，其中，所述粘合剂选自多巴胺、邻苯二酚、没食子酸酯系中的一种或多种；所述缓冲液为tris hcl。

16、所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器的制备方法，其中，所述冰浴处理的温度为0-8℃，所述冰浴处理的时间为3h以上。

17、所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器的制备方法，其中，所述水浴加热处理的温度为50-60℃，所述水浴加热处理的时间为4-6h。

18、一种仿生蘑菇形太阳能蒸发器在海水淡化中的应用。

19、有益效果：本发明提供一种仿生蘑菇形太阳能蒸发器及其制备方法与应用，仿生蘑菇形太阳能蒸发器包括菌帽结构的光热转换层，以及设置于所述光热转换层一侧且具有菌柄结构的输水杆；所述光热转换层包括具有多孔结构的基底材料、负载于所述基底材料表面的共轭聚合物和碳基材料。本发明将光热转换层作为“菌帽”，输水杆作为“菌柄”，得到可用于同步收集盐结晶和淡水的仿生蘑菇形太阳能蒸发器，该蒸发器具有良好的亲水性和优异的光热转换能力，所述菌帽结构的光热转换层向四周倾斜的蒸发界面能够很好地利用重力辅助水运输而获得优异的蒸发性能，使得蒸发器能够高效蒸发和具有极强的抗盐能力；同时，特殊结构的“蘑菇形”蒸发器不仅耐盐，还实现了边缘优先结晶和重力辅助水运输和盐收集，以及利用冷凝水回收装置收集淡水，成功制备了同步收集盐和水的资源回收型蒸发器装置。

技术特征：

1.一种仿生蘑菇形太阳能蒸发器，其特征在于，包括菌帽结构的光热转换层，以及设置于所述光热转换层一侧且具有菌柄结构的输水杆；

2.根据权利要求1所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器，其特征在于，所述基底材料选自棉织物、滤纸、无纺布中的一种；所述共轭聚合物选自聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚多巴胺中的一种或多种；所述碳基材料选自碳纳米管、石墨烯、炭黑、蜡烛灰中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器，其特征在于，所述基底材料与所述共轭聚合物的质量比为1:(0.1-0.2)；所述基底材料和所述共轭聚合物的总质量与所述碳基材料的质量比为1:(0.02-0.03)。

4.根据权利要求1所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器，其特征在于，所述输水杆为棉纤维柱；所述输水杆与所述光热转换层之间采用缝合的方式连接。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器的制备方法，其特征在于，包括步骤：

6.根据权利要求5所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器的制备方法，其特征在于，所述ph值为1-4；所述催化剂选自过硫酸铵、氯化铁、过硫酸钾中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器的制备方法，其特征在于，所述粘合剂选自多巴胺、邻苯二酚、没食子酸酯系中的一种或多种；所述缓冲液为tris hcl。

8.根据权利要求5所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器的制备方法，其特征在于，所述冰浴处理的温度为0-8℃，所述冰浴处理的时间为3h以上。

9.根据权利要求5所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器的制备方法，其特征在于，所述水浴加热处理的温度为50-60℃，所述水浴加热处理的时间为4-6h。

10.一种如权利要求1-4任一项所述的仿生蘑菇形太阳能蒸发器在海水淡化中的应用。

技术总结本发明涉及太阳能蒸发器技术领域，尤其涉及一种仿生蘑菇形太阳能蒸发器及其制备方法与应用，仿生蘑菇形太阳能蒸发器包括菌帽结构的光热转换层，以及设置于光热转换层一侧且具有菌柄结构的输水杆；光热转换层包括具有多孔结构的基底材料、负载于基底材料表面的共轭聚合物和碳基材料。该蒸发器具有良好的亲水性和优异的光热转换能力，菌帽结构的光热转换层向四周倾斜的蒸发界面能够很好地利用重力辅助水运输而获得优异的蒸发性能，使得蒸发器能够高效蒸发和具有极强的抗盐能力；特殊结构的“蘑菇形”蒸发器不仅耐盐，还实现边缘优先结晶和重力辅助水运输和盐收集，利用冷凝水回收装置收集淡水，成功制备了同步收集盐和水的资源回收型蒸发器装置。技术研发人员：刘长坤,李军受保护的技术使用者：深圳大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11