一种光热海水淡化用的多级异质结构膜及制备方法.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CN113149115A(43)申请公布日2021.07.23(21)申请号202110448631.X(22)申请日2021.04.25(71)申请人中国海洋大学地址266100山东省青岛市崂山区松岭路238号(72)发明人崔洪芝魏娜赵明岗李琪徐瑞琪宫李科(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219代理人段毅凡(51)Int.Cl.C02F1/14(2006.01)C02F1/30(2006.01)C02F101/30(2006.01)C02F103/08(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种光热海水淡化用的多级异质结构膜及制备方法(57)摘要本发明公开了一种光热海水淡化用的多级异质结构膜及制备方法，它是以多孔金属网为基底，通过化学气相沉积法制备多孔金属—碳纳米管薄膜；然后通过水热合成方法在多孔金属薄膜表面生长硫化物Ni3S2，形成多孔金属/碳纳米管/Ni3S2异质结构膜。本发明金属网以宏观上的孔作为水的传输通道，在金属网上制备纳米碳管后，由于纳米碳管比较细，根据流体力学中的总流连续性方程：V1A1＝C,其中V是流速，A是管道横截面积，C是常数，管道越细，横截面积A越小，管道中的液体流速V就越大，液体流动的就越快，相当于增加了水的传输通道，在纳米碳管上生长的Ni3S2异质层有优异的光吸收能力，加大了海水的蒸发。CN113149115ACN113149115A权利要求书1/1页1.一种光热海水淡化用的多级异质结构膜，其特征在于，它是以多孔金属网为基底，通过化学气相沉积法制备多孔金属—碳纳米管薄膜；然后通过水热合成方法在多孔金属薄膜表面生长硫化物Ni3S2，形成多孔金属/碳纳米管/Ni3S2异质结构膜。2.一种如权利要求1所述的光热海水淡化用的多级异质结构膜的制备方法，其特征在于，第一步：基底预处理将多孔金属Ni、Ti、Al或Cu网等，裁剪成2*2cm的大小，分别使用丙酮、无水乙醇、3％的盐酸、去离子水对多孔金属网超声清洗5‑10分钟，去除表面的杂质和氧化物。第二步：制备碳纳米管利用管式炉在760～960℃氮气氛围下化学气相沉积生长碳纳米管，乙腈作碳源、二茂铁作催化剂；实施时，首先在氮气500sccm下，管式炉升温，当管式炉温度升至所需温度760～960℃后，氮气流量调至200sccm，同时注射液态乙腈和二茂铁的混合溶液，注射速率为15ml/h，注射时间按照每立方厘米钢丝网注射8‑12分钟，乙腈在高温条件下裂解出碳原子和碳簇分子，分解出的碳源分子在催化剂颗粒的表面发生吸附反应，催化剂颗粒表面的碳源分子通过扩散析出，最后按一定的排列次序在多孔金属表面长成碳纳米管；第三步水热合成多孔金属/碳纳米管/Ni3S2异质结构薄膜：将5mMNi(NO3)2·6H2O，5mMCH4N2S，30ml去离子水混合搅拌均匀，与上述得到的多孔金属膜共同置于50ml反应釜中，放入恒温鼓风干燥箱中120℃下保温12h，在此过程中，硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)与硫脲(CH4N2S)分解，硫元素和镍元素反应生成Ni3S2，以及其他硫化物，反应完成后在多孔金属/碳纳米管表面形成一层Ni3S2纳米带。3.如权利要求2所述的光热海水淡化用的多级异质结构膜的制备方法，其特征在于，注射液态乙腈和二茂铁的混合溶液的时间为40分钟。4.如权利要求2所述的光热海水淡化用的多级异质结构膜的制备方法，其特征在于，所述乙腈和二茂铁的混合溶液是由0.4g二茂铁粉末溶解在20ml乙腈中超声分散形成的。2CN113149115A说明书1/5页一种光热海水淡化用的多级异质结构膜及制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种光热海水淡化用的多级异质结构膜及制备方法，属于材料合成、制备领域。具体来讲就是公开了一种利用化学气相沉积方法在多孔金属上制备碳纳米管材料，然后利用水热合成方法将Ni3S2光热转化、催化净化层制备于多孔金属/碳纳米管薄膜上，将多孔金属/碳纳米管/Ni3S2异质结构薄膜置于海水表面后，通过光热转化、催化净化层的升温作用使膜表面海水蒸发、并使有机物分解，从而达到淡化、净化海水的目的。该发明将化学气相沉积与水热合成相结合，制备多孔金属/碳纳米管/Ni3S2异质结构薄膜，改变气相沉积的反应温度和水热反应时间，可以获得不同管径、阵列的碳纳米管和硫化物Ni3S2，以便根据实际需要结合多孔金属形成异质结构，实现光热转化及海水淡化多功能应用。背景技术[0002]随着全球淡水资源短缺，海水淡化已成为获得淡水资源的重要手段之一。常规的海水淡化能耗高、成本高、效率低，同时也加剧了能源紧缺的情况。因此，利用太阳能等可再生清洁能源进行海水淡化将成为重要的发展方向。[0003]