一种太阳能界面水蒸发用的固-固相变复合材料及其制备方法、应用

本发明属于界面蒸发材料领域，具体涉及一种太阳能界面水蒸发用的固-固相变复合材料及其制备方法、应用。

背景技术：

1、全球人口增长、快速工业化、气候变化和严重的环境污染加剧了清洁水的短缺，缺水正成为人类面临的一个全球性的生态挑战。现如今已经实现工业化的海水淡化技术有蒸馏法、多级闪蒸法、反渗透法、电渗析法和冷凝结法等。但是这些脱盐工艺存在着成本高、设备运行能耗高、环境污染等问题，限制了其在农村等偏远地区的大规模应用，使其在实际应用中受到局限。相比之下，太阳能驱动的界面光热转换水蒸发已被认为是一种以低成本获得清洁水的方法。目前，太阳能转换水蒸发是将太阳能利用能源直接转化为热能，进行水蒸发，从而获得对环境影响最小的清洁水资源，解决缺水问题。

2、由于太阳的间歇性辐射致使传统光热转化材料无法全天候连续性运行。因此，研究者提出了一种能同时转换-储存-释放太阳光能量的相变材料和光热转换材料集成的双功能相变复合材料(pccs)。为防止pcms的泄露问题，采用为胶囊包封、多孔吸附、烧结和纺丝等解决pcms的泄露问题。这些用物理方法共混负载的pcms，在长期的使用中，仍旧存在泄露，造成水的二次污染的问题。

3、相比之下，通过永久性化学键将固体相变材料集成到聚合物骨架中是一种更有前途的制备固体-固体相变材料(sspcms)的方法。近年来，pcc的固-固化学接枝方法越来越受研究者的关注。化学接枝是将高熔点聚合物与低熔点聚合物通过化学键连接而形成共聚物。当低熔点聚合物由晶态转变为非晶态时，高熔点聚合物的骨架未溶解，限制了低熔点聚合物的流动。因此，整体材料保持坚固，有效解决了泄漏问题。根据文献化学接枝pcc主要应用在太阳能热电集成、光伏系统和可穿戴温度传感器等方面。这些材料在海水淡化和净水技术中应用较少。因此，开发一种无泄漏风险、高效、经济和低能耗的sspcms应运在海水淡化和净水技术中是很有必要的。

4、基于此，本发明提出一种新的太阳能界面水蒸发用的固-固相变复合材料及其制备方法、应用，该材料具有防泄漏、低成本、制备工艺简单的优点，可以进行大规模的推广。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种太阳能界面水蒸发用的固-固相变复合材料的制备方法，该制备方法简单。

2、为了实现上述目的，所采用的技术方案为：

3、一种太阳能界面水蒸发用的固-固相变复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、(1)月桂酸酰氯化

5、向液态的月桂酸中加入氯化磷进行反应，反应结束后静置分层，取上清液，减压蒸馏，得酰氯化的月桂酸；

6、(2)酯化反应

7、在冰水浴中，将无水三乙胺、无水二氯甲烷和氧化石墨烯混匀后，加入所述的酰氯化的月桂酸，搅拌反应；反应结束后，进行旋蒸，至黑色乳浊液，再离心洗涤、干燥，得go-g-la；

8、(3)合成材料：

9、将细菌纤微素、go-g-la和聚乙烯醇搅拌混匀后，进行冷冻处理后，放入浸泡液中进行浸泡，再洗涤，得所述的太阳能界面水蒸发用的固-固相变复合材料。

10、进一步的，所述的步骤(1)中，月桂酸和氯化磷的摩尔比为2.5～3.5:1；

11、反应温度为65～75℃，时间为1.5～2.5h；

12、减压蒸馏的温度为65～75℃，时间为1.5～2.5h。

13、再进一步的，所述的步骤(1)中，月桂酸和氯化磷的摩尔比为3:1；

14、反应温度为70℃，时间为2h；

15、减压蒸馏的温度为70℃，时间为2h。

16、进一步的，所述的步骤(2)中，无水三乙胺、无水二氯甲烷、氧化石墨烯和所述的酰氯化的月桂酸的质量体积比为7～9ml：26～34ml：90～110mg:10ml；

17、采用乙醇在7000～9000r/min下离心洗涤6～10min；

18、在55～65℃下真空干燥10～14h。

19、再进一步的，所述的步骤(2)中，无水三乙胺、无水二氯甲烷、氧化石墨烯和所述的酰氯化的月桂酸的质量体积比为8ml：30ml：100mg:10ml；

20、在8000r/min下离心洗涤8min；

21、在60℃下真空干燥12h。

22、进一步的，所述的步骤(3)中，细菌纤微素、go-g-la的质量比为30g：400～600mg；

23、pva的质量为细菌纤微素、go-g-la和pva总质量的1～2％；

24、冷冻处理的温度为-26～-22℃，时间为10～14h；

25、浸泡液中含有戊二醛、盐酸、无水乙醇，其体积比为70～90:1:1；

26、采用去离子水洗涤3～4次。

27、再进一步的，所述的步骤(3)中，细菌纤微素、go-g-la的质量比为30g：500mg；

28、pva的质量为细菌纤微素、go-g-la和pva总质量的1％；

29、冷冻处理的温度为-24℃，时间为12h；

30、浸泡液中含有戊二醛、盐酸、无水乙醇，其体积比为80:1:1。

31、本发明的另一个发明目的在于提供一种太阳能界面水蒸发用的固-固相变复合材料，采用上述的制备方法制备而成，该材料可以防泄漏，在不同浓度的模拟海水和真实盐碱水中均具有优异的脱盐性能。

32、本发明的还有一个目的在于提供上述的固-固相变复合材料的应用。

33、上述的固-固相变复合材料在界面水蒸发用材料中的应用。

34、进一步的，所述的材料为太阳能界面水蒸发用材料。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

36、1、本发明的技术方案，将la酰氯化为月桂酰氯，月桂酰氯和go发生酯化反应生成go-g-la,成为pccs组合形式，以pva进行修饰bc孔的大小调节，通过低温交联法制备了可实现持续蒸发的固-固相变复合材料，表现出太阳能热转换和存储的有效集成。

37、2、本发明的技术方案，通过化学接枝法合成了固-固相变复合材料和太阳光吸收剂为一体的材料，可以防泄漏，具有低成本、制备工艺简单的优势，从而可以进行大规模的推广。

38、3、本发明的技术方案，该材料在全光谱范围内，具有高光吸收，循环实验和恶劣环境中(高浓度盐水、酸性溶液、碱性溶液、染料废水)均表现出高效、稳定的蒸发性能，在高效、大规模的太阳能海水淡化方面，显示出巨大的应用潜力。

技术特征：

1.一种太阳能界面水蒸发用的固-固相变复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，

8.一种太阳能界面水蒸发用的固-固相变复合材料，其特征在于，采用权利要求1～7任一项所述的制备方法制备而成。

9.权利要求8所述的固-固相变复合材料在界面水蒸发用材料中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的材料为太阳能界面水蒸发用材料。

技术总结
本发明为一种太阳能界面水蒸发用的固‑固相变复合材料及其制备方法、应用。一种太阳能界面水蒸发用的固‑固相变复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)月桂酸酰氯化；(2)将无水三乙胺、无水二氯甲烷和氧化石墨烯混匀后，加入酰氯化的月桂酸，搅拌反应；结束后，旋蒸、离心洗涤、干燥，得GO‑g‑LA；(3)将细菌纤微素、GO‑g‑LA和聚乙烯醇混匀，冷冻处理后，进行浸泡，洗涤，得所述的固‑固相变复合材料。本发明所述的一种太阳能界面水蒸发用的固‑固相变复合材料及其制备方法、应用，将相变材料月桂酸和氧化石墨烯化学接枝，聚乙烯醇修饰基体材料细菌纤微素，得到的材料可以防泄漏，在不同浓度的模拟海水和真实盐碱水中均具有优异的脱盐性能。

技术研发人员：董伟雄,贾淑平
受保护的技术使用者：喀什大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27