一种具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料及其制备方法与应用

本发明涉及太阳能光热蒸发与光催化降解，尤其涉及一种具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着人类社会的飞速发展，地球上的淡水资源短缺问题日益严重。目前，可饮用的淡水在全球水资源中占比非常小。因此，探究如何从海水与工业废水中有效的产生清洁水是非常需要的。

2、然而传统的海水淡化技术往往需要投入大量的能源和高昂的成本。近年来，太阳能驱动界面蒸发(sdie)成为海水淡化的一种有前途的替代方案，因为它只使用环保的太阳能和丰富的海水资源来生产淡水。在太阳能界面蒸发技术中，太阳能吸收器通常悬浮于水面上，通过高效的光热转换材料将吸收的太阳能局限在太阳能吸收器的蒸发层表面，最大限度的减少热损失，是一种具有广阔应用前景的可持续技术。

3、然而，虽然通过提高太阳光利用效率、预防盐结晶以及减少热损失在太阳能驱动界面蒸发(sdie)中取得了巨大的成就，但是随着太阳能蒸发过程的进行，原水中的污染物，如有机染料、盐离子等在蒸发后会得以浓缩，这会导致更严重的污染。

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，本发明提供了一种具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料及其制备方法与应用，以解决现有技术中光热转换材料蒸发效率较低以及有机染料污染的问题。

2、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

3、一种具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料的制备方法，所述制备方法包括步骤：

4、提供基底，所述基底表面存在羟基；

5、在所述基底表面形成二氧化锰层，得到第一中间体；

6、在所述第一中间体的表面形成包含有二氧化钛的凝胶层，得到第二中间体；

7、将所述第二中间体浸泡于交联溶液中，得到所述具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料。

8、优选的，在所述基底表面形成二氧化锰层，得到第一中间体的步骤，具体包括：

9、将所述基底浸泡于酸性高锰酸钾溶液中，置于60℃水浴加热搅拌4h，在所述基底表面形成二氧化锰层，得到第一中间体。

10、优选的，在所述第一中间体的表面形成包含有二氧化钛的凝胶层，得到第二中间体的步骤，具体包括：

11、将凝胶对和二氧化钛溶于水中，置于95℃水浴加热搅拌3h，得到包含有二氧化钛的凝胶溶液；

12、将所述包含有二氧化钛的凝胶溶液涂覆在所述第一中间体的表面，在所述第一中间体的表面形成包含有二氧化钛的凝胶层，得到第二中间体。

13、优选的，所述凝胶对选自聚乙烯醇和海藻酸钠、聚乙二醇和壳聚糖中的一对。

14、优选的，所述交联溶液包括质量浓度为2％的交联剂和质量浓度为50％的戊二醛。

15、优选的，所述交联剂选自硫酸铜或氯化钙。

16、优选的，所述基底选自棉织物、滤纸、无纺布中的一种或多种。

17、一种采用本发明上述制备方法所制备得到的具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料。

18、一种本发明上述的具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料在从海水与工业废水中产生清洁水中的应用。

19、有益效果：

20、本发明提供了一种具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料及其制备方法与应用，在本发明的制备方法中：利用基底表面存在的羟基(-oh)，使基底表面发生氧化还原反应生长出具有光热效应的二氧化锰(mno2)纳米颗粒，得到二氧化锰层；然后将包含有光催化剂二氧化钛(tio2)的凝胶涂覆在二氧化锰层表面，反应结束后得到具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料。

21、本发明制备的具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料以倾斜悬挂的构型在光照下对含有亚甲基蓝的氯化钠(nacl)溶液进行蒸发时表现出高效的蒸发效率、亚甲基蓝降解效率以及优异的耐盐性。因此采用本发明制备的具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料能够有效从海水与工业废水中产生清洁水。

技术特征：

1.一种具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：

2.根据权利要求1所述的具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料的制备方法，其特征在于，在所述基底表面形成二氧化锰层，得到第一中间体的步骤，具体包括：

3.根据权利要求1所述的具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料的制备方法，其特征在于，在所述第一中间体的表面形成包含有二氧化钛的凝胶层，得到第二中间体的步骤，具体包括：

4.根据权利要求3所述的具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料的制备方法，其特征在于，所述凝胶对选自聚乙烯醇和海藻酸钠、聚乙二醇和壳聚糖中的一对。

5.根据权利要求1所述的具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料的制备方法，其特征在于，所述交联溶液包括质量浓度为2％的交联剂和质量浓度为50％的戊二醛。

6.根据权利要求5所述的具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料的制备方法，其特征在于，所述交联剂选自硫酸铜或氯化钙。

7.根据权利要求1所述的具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料的制备方法，其特征在于，所述基底选自棉织物、滤纸、无纺布中的一种或多种。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述的制备方法而制备得到的具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料。

9.一种权利要求8所述的具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料在从海水与工业废水中产生清洁水中的应用。

技术总结本发明公开了一种具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料及其制备方法与应用，方法包括：提供基底，所述基底表面存在羟基；在所述基底表面形成二氧化锰层，得到第一中间体；在所述第一中间体的表面形成包含有二氧化钛的凝胶层，得到第二中间体；将所述第二中间体浸泡于交联溶液中，得到所述具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料。本发明制备的具有光热蒸发与光催化效应协同作用的光热转换材料以倾斜悬挂的构型在光照下对含有亚甲基蓝的氯化钠溶液进行蒸发时表现出高效的蒸发效率、亚甲基蓝降解效率以及优异的耐盐性。因此采用本发明制备的光热转换材料能够有效从海水与工业废水中产生清洁水。技术研发人员：刘长坤,梁倩受保护的技术使用者：深圳大学技术研发日：技术公布日：2024/8/20