一种仿树木光热水凝胶及其制备方法和应用.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CN111218025A(43)申请公布日2020.06.02(21)申请号202010018651.9C01B32/921(2017.01)(22)申请日2020.01.08B82Y40/00(2011.01)C02F1/14(2006.01)(71)申请人东华大学C02F103/08(2006.01)地址201620上海市松江区松江新城人民C02F101/30(2006.01)北路2999号(72)发明人武培怡于振川(74)专利代理机构上海泰能知识产权代理事务所31233代理人魏峯(51)Int.Cl.C08J9/28(2006.01)C08J9/40(2006.01)C08J3/075(2006.01)C08L29/04(2006.01)C08K7/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种仿树木光热水凝胶及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及一种仿树木光热水凝胶及其制备方法和应用，所述仿树木光热水凝胶为MXene纳米片与聚乙烯醇溶液通过定向冷冻形成内部具有垂直排列通道的结构。本发明与已发表的同类研究工作相比具有突出的光吸收率和蒸发速率；制备方法简单，性能优越，具有很好的应用前景，可广泛运用于海水淡化、污水处理等领域。CN111218025ACN111218025A权利要求书1/1页1.一种仿树木光热水凝胶，其特征在于：所述仿树木光热水凝胶为MXene纳米片与聚乙烯醇溶液通过定向冷冻形成内部具有垂直排列通道的结构。2.一种仿树木光热水凝胶的制备方法，包括：将聚乙烯醇PVA加入到水中加热到70-90℃溶解，得到PVA溶液；向PVA溶液中加入MXene纳米片，搅拌均匀分散；将分散后的溶液倒入模具中，然后将模具放置在部分浸入液氮浴中的铜柱上，待溶液完全冷冻后，得到气凝胶；将气凝胶冷冻干燥、洗涤，在去离子水中充分溶胀，即得仿树木光热水凝胶；其中，MXene纳米片与PVA的质量比为0.01-0.1:5-12.5。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述PVA的分子量为31000、61000、135000或145000。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述PVA与水的质量体积比为5-12.5g:100mL。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述MXene纳米片的制备方法包括如下步骤：将2-5g氟化锂溶于40-200ml溶剂中，得到氟化锂溶液；冰浴下，向该溶液中加入2-5gTi3AlC2，搅拌5-30分钟；将溶液加热至30-40℃，搅拌24-48小时；反应结束后，用3000-5000rpm的转速离心并用溶剂清洗，重复多次直至上层溶液的pH值为6-7；将离心后的残渣重新分散到去离子水中，超声0.5-2小时；超声后的溶液在3000-5000rpm的转速下离心0.5-2小时；取上层溶液，冷冻干燥得到MXene纳米片。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂为水或盐酸。7.一种如权利要求1所述的仿树木光热水凝胶的应用，其特征在于：应用于光热水蒸发。2CN111218025A说明书1/4页一种仿树木光热水凝胶及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种仿树木光热水凝胶及其制备方法和应用。背景技术[0002]水作为人们日常生活和工业生产中最重要的资源之一，已成为世界范围内日益稀缺的资源。据估计，到2025年，将有18亿人将生活在水资源紧张地区(NatureNews,2015,517,6.)。从废水或海水中回收洁净水被认为是解决水资源短缺的有效途径。在过去的几十年里，反渗透(RO)、热蒸馏等水处理技术被用于生产洁净水。但是，由于这些技术能耗高，而且需要复杂的基础设施和大型集中设施，在大多数不发达国家，仍不可行。一种利用可持续的太阳能产生蒸汽处理污水的方法——太阳能光热蒸发，被认为是一种成本低、效益高、环境友好的生产洁净水的方式。经过近几年的研究，人们认识到，设计高效的太阳能光热蒸发系统设计主要有以下几个原则：(1)提高太阳光的吸收；(2)优化热管理，降低热损失；(3)提供良好的水传输通道；(4)促进蒸汽释放。近年来，各种不同结构的材料，如2D结构的膜材料(JournalofMaterialsChemistryA,2018,6,963-971；JournalofMaterialsChemistryA,2018,6,16196-16204.)、3D结构的气凝胶材料(NanoEnergy,2018,46,415-422；Advancedmaterials,2017,29,1604031.)，被用于太阳能光热蒸发系统。然而，2D结构的膜材料的致密结构和3D结构的气凝胶材