一种高强度循环利用的复合光热薄膜的制备方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种高强度循环利用的复合光热转换薄膜，具体的，该方法包括，先制备出复合的光热转化薄膜基材，然后将骨架材料通过浸渍的方法使其均匀包裹上复合光热转化材料，经过离心后，得到包覆完全的薄膜材料，然后对其进行热处理，之后，就可以得到一种复合光热转化薄膜。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度循环利用的复合光热薄膜的制备方法
本专利技术涉及环保领域功能材料的制备，具体涉及一种高强度循环利用的复合光热薄膜的制备方法。
技术介绍
近些年来，随着人们对于化石燃料的日益消耗，人们不断的意识到发展一种清洁可再生能源的重要性，其中，水能、潮汐能、风能、地热能、生物质能、原子能和太阳能等清洁能源被人们广泛研究并被大家所接受，在实际生活中也有了许多重要的应用。与其他清洁能源相比，太阳能具有许多独有的优点，如其不受地理限制，具有广泛的分布；太阳的能量很大，其1s中传输给地球的能量相当于5*109Kg煤当量；太阳能是完全清洁的能源，不会产生任何的废弃物，由此，对于太阳能的充分利用具有重要的实际意义。目前，对于太阳能的利用主要有两方面构成，一方面使用光热转化，另一方面使用光电转化，其中，光热转化是指将太阳能直接转换为热能并加以利用，如生活中常见的太阳能热水器；光电转化是指将太阳能直接转变为电能并加以利用，如生活中常见的光伏发电站，太阳能电池路灯等等。虽然对于太阳能的利用已经有了一定的基础，但是考虑到由于地域限制，环境影响等因素，还有巨大的太阳能没有能够实现很好的利用。纳米材料是一种区别于传统宏观块材的新型材料，由于其物理尺寸与德布罗意波长几乎相当，甚至更小，这使得纳米材料具有极强的表面等离子体共振效应，并且其吸收光谱变宽，吸收强度增大，由此，纳米材料能够更加高效的实现对太阳能的利用，将吸收到的太阳能有效的转化为热蒸汽，这在污水处理、海水淡化等领域具有广阔前景。关于使用纳米材料实现对太阳能的利用，已经报道的包括使用纳米流体如金、银等贵金属纳米材料，亦或石墨烯、碳纳米管、炭黑等纳米流体；为了进一步提高光热转化效率，人们还使用了纳米材料的组装体，如使用石墨烯薄膜、金纳米颗粒沉积在纸上的复合材料、石墨烯与细菌纤维素的混合组装体、石墨烯和碳纳米管复合气凝胶等等。虽然有大量的研究人员不断的在这一领域深入研究，但是，目前的光热转化薄膜仍然具有一定的局限性，如使用石墨烯和纸的复合，其不可以多次重复使用，使用石墨烯薄膜进行光热转化时其转化效率相对较低，使用石墨烯和碳纳米管复合的光热转化气凝胶，其强度不足以在实际生产中广泛推广。因此，提供一种高强度可循环使用的光热转换薄膜具有迫切的现实意义。关于光热转化薄膜的研究进展主要包括以下内容：1、南京大学JiaZhu等人在《Adv.Mater》上发表的题为：“TailoringGrapheneOxide-BasedAerogelsforEfficientSolarSteamGenerationunderOneSun”的文章，其使用氧化石墨烯、海藻酸钠和多壁碳纳米管的混合物，通过冷冻干燥的方法制备出了一种氧化石墨烯气凝胶，但是该气凝胶的机械性能较差。2、日本东北大学YoshikazuIto等人在《Adv.Mater》上发表的题为：“MultifunctionalPorousGrapheneforHigh-EfficiencySteamGenerationbyHeatLocalization”的文章，其使用CVD的方法先制备出包含有泡沫镍模板的三维石墨烯材料，然后将模板除去以得到一种多孔的三维石墨烯，进而将其用于光热转化，发现其具有很好的光吸收转化效率。3、美国华盛顿大学QishengJiang等人在《Adv.Mater》上发表的题为：“BilayeredBiofoamforHighlyEfficientSolarSteamGeneration”的文章，其使用氧化石墨烯和细菌纤维素，制备出一种具有双层结构的光热转化薄膜，这种薄膜具有较好的稳定性和光热转化性能，但是其制备过程较为复杂且耗时较长，不利于工业化应用。4、美国马里兰大学LiangbingHu等人在《Adv.Mater》上发表的题为：“3D-Printed,All-in-OneEvaporatorforHigh-EfficiencySolarSteamGenerationunder1SunIllumination”的文章，其首次使用3D打印的方式构筑了一个整体式光热吸收器，该吸收器在1个太阳辐射下的转化效率可以达到85.6%，具有很好的性能表现。此外，还有很多其他的研究工作也对此进行了广泛的研究，如“BioinspiredMultifunctionalPaper-BasedrGOCompositesforSolar-DrivenCleanWaterGeneration”、“Graphene-basedRecyclablePhoto-AbsorbersforHigh-EfficiencySeawaterDesalination”等等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度循环利用的复合光热转换薄膜，具体的，该方法包括，先制备出复合的光热转化薄膜基材，然后将骨架材料通过浸渍的方法使其均匀包裹上复合光热转化材料，经过离心后，得到包覆完全的薄膜材料，然后对其进行热处理，之后，就可以得到一种复合光热转化薄膜。为了更加清楚的实现本专利技术的目的，本专利技术采用如下的制备方法：本专利技术的制备方法包括以下步骤：S1、制备复合光热转化薄膜基材，具体包括，先使用溶剂热的方法制备出长径比为800以上的银纳米线，其直径在30nm左右，或者可以直接使用先锋纳米的市售银纳米线；将获得的银纳米线配制成浓度为0.01-0.5g/ml的水溶液待用；取一定体积的前述配制好的银纳米线水溶液，向其中加入适量的碳源，搅拌均匀后进行水热碳化处理，反应结束后，即可得到AgNWs@C的复合纳米线材料，即本专利技术中的复合光热转化薄膜基材；S2、取聚氨酯（PU）海绵若干，将其切割成若干大小的小方块，然后使用美工刀对其中任一小方块进行可配合式切割，所谓可配合式切割是指以一定形状的模具沿正方形海绵的上表面进行切割，得到一个具有与模具相同性质的柱体，该柱体的高度小于正方形海绵块的高度，即对海绵并非通孔式切割，如使用高度为8厘米的正方形小方块，对其切割出一个直径为4cm，高度为5cm的圆柱体即为可配合式切割，该圆柱体还可以进一步与母体进行配合，得到原始的正方形小方块。S3、将S2中切割出的柱体通过浸渍的方法浸渍上足够的S1中的复合光热转化基材，之后对其进行离心处理，除去多余的复合光热基材，离心结束后对其进行热处理，将热处理好的海绵柱与其母体进行配合组装，即得到最终的高强度循环利用的光热薄膜。所述的溶剂热法制备银纳米线包括称取适量的银源、表面活性剂和还原性溶剂以及微量的卤素盐混合均匀，然后以一定的升温程序进行升温反应，从而得到长径比可控的银纳米线。所述的碳源是指葡萄糖，其与银纳米线水溶液的质量体积比为1:5-30。所述的水热碳化处理温度为150-200℃，水热碳化时间为12-24h。所述的模具形状为圆形、梅花形、正方形、椭圆形、三角形中的一种。所述的浸渍后的离心是指，离心转速为2000-5000rpm，离心时间为5-10min。所述的热处理是指将离心后的海绵块体在60-100℃下热处理2-5h。所述的复合光热转换薄膜是指将前述处理好的海绵块体放入母体中，然后将组装好的海绵块体置于放有丝网的水面，在一个太阳光下进行性能测试。与现有技术相比，本专利技术取得了以下有益技术效果：1）、专利技术人首次设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度循环利用的复合光热薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、制备复合光热转化薄膜基材，具体包括，先使用溶剂热的方法制备出长径比为800以上的银纳米线，其直径在30nm左右，或者可以直接使用先锋纳米的市售银纳米线；将获得的银纳米线配制成浓度为0.01‑0.5g/ml的水溶液待用，优选浓度为0.05‑0.2g/ml；取一定体积的前述配制好的银纳米线水溶液，向其中加入适量的碳源，搅拌均匀后进行水热碳化处理，反应结束后，即可得到AgNWs@C的复合纳米线材料，即本专利技术中的复合光热转化薄膜基材；S2、取聚氨酯（PU）海绵若干，将其切割成若干大小的小方块，然后使用美工刀对其中任一小方块进行可配合式切割；S3、将S2中切割出的柱体通过浸渍的方法浸渍上足够的S1中的复合光热转化基材，之后对其进行离心处理，除去多余的复合光热基材，离心结束后对其进行热处理，将热处理好的海绵柱与其母体进行配合组装，即得到最终的高强度循环利用的光热薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种高强度循环利用的复合光热薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、制备复合光热转化薄膜基材，具体包括，先使用溶剂热的方法制备出长径比为800以上的银纳米线，其直径在30nm左右，或者可以直接使用先锋纳米的市售银纳米线；将获得的银纳米线配制成浓度为0.01-0.5g/ml的水溶液待用，优选浓度为0.05-0.2g/ml；取一定体积的前述配制好的银纳米线水溶液，向其中加入适量的碳源，搅拌均匀后进行水热碳化处理，反应结束后，即可得到AgNWs@C的复合纳米线材料，即本发明中的复合光热转化薄膜基材；S2、取聚氨酯（PU）海绵若干，将其切割成若干大小的小方块，然后使用美工刀对其中任一小方块进行可配合式切割；S3、将S2中切割出的柱体通过浸渍的方法浸渍上足够的S1中的复合光热转化基材，之后对其进行离心处理，除去多余的复合光热基材，离心结束后对其进行热处理，将热处理好的海绵柱与其母体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：王子韩，
类型：发明
国别省市：安徽,34