一种亲水-疏水“两面神”结构复合光热转化材料、制备方法及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113005765A(43)申请公布日2021.06.22(21)申请号202110370336.7(22)申请日2021.04.07(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市长春高新技术产业开发区前进大街2699号(72)发明人孙航秦蓁汤亚男尹升燕(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任公司22201代理人刘世纯王恩远(51)Int.Cl.D06M11/74(2006.01)C02F1/14(2006.01)C02F103/08(2006.01)D06M101/06(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种亲水-疏水“两面神”结构复合光热转化材料、制备方法及其应用(57)摘要一种亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料及其制备方法，属于光热转化材料技术领域。本发明以亲水的生物炭为原料，将其负载在多孔亲水基底上，然后在亲水的生物炭表面修饰疏水化试剂，从而得到所述的亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料。多孔亲水性基底有利于水的传输，并可以进一步塑形提供更多的蒸发面积，并通过光的多次反射和散射提高光吸收率。涂覆的疏水化试剂能有效防止生物炭的脱落，并能形成疏水涂层，保证海水中长期稳定高效的蒸发，有效防止盐的沉积。得到的亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料具有良好的可扩展性、稳定性和操作方便性，非常适合太阳能光热水蒸发的应用，并可以应用于海水淡化以及污水净化等。CN113005765ACN113005765A权利要求书1/1页1.一种亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料的制备方法，其步骤如下：1)将生物炭原材料依次用去离子水和乙醇进行超声清洗，真空冻干后再加热煅烧得到生物炭材料，随后进行研磨得到生物炭粉末；2)将5～100mg步骤1)得到的生物炭粉末分散于50～100mL水和乙醇的混合溶液中得到溶液A，将清洗干净的多孔亲水基底置于溶液A中超声处理10～30min，然后将多孔亲水基底取出，用去离子水和乙醇溶液清洗干净后于50～70℃下烘干；重复“将多孔亲水基底置于溶液A中，超声处理10～30min取出清洗干净后烘干”这一操作步骤1～10次，得到多孔亲水基底@生物炭粉末复合材料；3)将步骤2)得到的多孔亲水基底@生物炭粉末复合材料一侧涂覆20～200μL、1～5wt％的疏水化试剂溶液，得到亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料；4)将步骤3)得到的亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料进行正反面交替折叠，并在150～200℃、10～2000N下热压0.5～5min，得到波浪状亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料。2.如权利要求1所述的一种亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的生物炭原材料为胡萝卜、菠菜等各种植物的根茎、叶片或作物秸秆中的一种。3.如权利要求1所述的一种亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中冷冻干燥之前先将生物炭原材料进行预冷冻，预冷冻温度为‑20℃～‑80℃，预冷冻时间为12～48h；真空冷冻干燥的温度为‑50～‑80℃，真空冷冻干燥时间为2～48小时；加热煅烧的温度为500～1000℃，煅烧时间为1～5小时，煅烧气氛为惰性气体。4.如权利要求1所述的一种亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料的制备方法，其特征在于：步骤2)水和乙醇的混合溶液中，乙醇的体积百分数为3～8％；多孔亲水基底为棉布、棉纱布或亲水聚合物海绵等中的一种。5.如权利要求1所述的一种亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料的制备方法，其特征在于：步骤3)的疏水化试剂为全氟磺酸‑聚四氟乙烯共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯或全氟辛酸等中的一种。6.如权利要求1所述的一种亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料的制备方法，其特征在于：步骤3)的涂覆过程为滴涂、浸涂或旋涂中的一种。7.如权利要求1所述的一种亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料的制备方法，其特征在于：步骤3)疏水化试剂溶液的溶剂为小分子醇和水的混合溶液，小分子醇的体积百分数为40～60％。8.如权利要求1所述的一种亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料的制备方法，其特征在于：步骤4)亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料正反面交替折叠后的宽度为折叠前宽度的3/4～1/16。9.一种亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料，其特征在于：是由权利要求1～8任何一项所述的方法制备得到。10.权利要求9所述的亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料在海水淡化或污水净化中的应用。2CN113005765A说明书1/6页一种亲水‑疏水“两面神”结构复合光热转化材料、制备方法及其应用技术领