一种光热膜及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种光热膜，所述光热膜含有碳纳米管和甲壳素，所述甲壳素和碳纳米管相连接，以包裹所述碳纳米管的表面。本申请的光热膜中的甲壳素能够和碳纳米管表面的羧基牢固地结合在一起，保证纳米管的稳定性，在水处理过程中不渗入水中，而碳纳米管的一维孔道结构为水的传输和蒸发提供有利条件，提升了碳纳米管的光热效率，并可通过裂解和破坏细菌细胞壁的完整性实现抑菌功能，增强光热膜的抗菌性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种光热膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光热薄膜领域，具体涉及一种光热膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]河流是人类文明发展的发源地，是生命之源，地球上的生物生长和繁衍都离不开水资源。水作为一种不可或缺的资源，随着人口的增长，社会的发展和工业的污染，使得水资源短缺和污染问题日趋严重。因此，水的再生和净化技术尤为重要，而传统的水处理工艺，过程繁琐，能耗较大，产生较大的碳排放。
[0003]太阳光被认为是一种用之不竭的资源，通过膜技术将太阳能转化为热能，并使热量局域在空气
‑
水界面驱动界面，通过水蒸发技术最大限度地利用太阳能，因而在蒸馏以及海水淡化等领域有着广阔的应用前景。
[0004]sp2
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杂化的碳纳米管(CNT)具有许多独特的特性，包括优异的光吸收(双波段的光学跃迁)，快速的光热转换和热平衡性能，能够将太阳能转换为热能，应用于蒸馏以及海水淡化等领域。此外，具有无摩擦表面的一维CNT还可以互连至分级通道中，从而增强水蒸汽输送到界面外的能力。CNT一般被抽滤成光热膜使用，易渗入水中，稳定性差。
[0005]因此，如何兼顾碳纳米管的稳定性和光热效率，是提升碳纳米管光热转换材料性能的难点。

技术实现思路

[0006]本申请的目的是提供一种光热膜及其制备方法和应用。
[0007]为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：
[0008]本申请的第一方面公开了一种光热膜，其中，光热膜含有碳纳米管和甲壳素，甲壳素和碳纳米管相连接，以包裹碳纳米管的表面。
[0009]需要说明的是，本申请的光热膜中的甲壳素能够和碳纳米管表面的羧基牢固地结合在一起，在水处理过程中不渗入水中，保证碳纳米管的稳定性，碳纳米管的一维孔道结构为水的传输和蒸发提供有利条件，提升了碳纳米管的光热效率，并可通过裂解和破坏细菌细胞壁的完整性实现抑菌功能，增强光热膜的抗菌性能，而甲壳素本身能够形成海绵状疏松的孔，亦有利于水的传输，提高光热膜的光热效率。
[0010]本申请的一种实现方式中，碳纳米管表面修饰有羧基，甲壳素和羧基相连接，以包裹碳纳米管的表面；
[0011]优选的，光热膜由修饰有羧基的碳纳米管和甲壳素通过交联剂交联形成；
[0012]优选的，交联剂选自1,3
‑
二氯
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二丙醇、环氧氯丙烷、戊二醛中的至少一种；
[0013]优选的，甲壳素和羧基碳纳米管的质量比为(1800：1)～(1：6)。
[0014]需要说明的是，本申请中碳纳米管和甲壳素可以通过静电吸引的方式结合，其中，碳纳米管表面修饰的羧基带负电，甲壳素带正电，也可以通过交联剂交联，以共价键的方式结合，具体地，交联剂的一端和碳纳米管表面的羧基反应以共价键结合，交联剂远离羧基的
一端和甲壳素反应以共价键结合。可以理解的是，通过化学键将碳纳米管和甲壳素结合，能够进一步增加碳纳米管的稳定性，避免碳纳米管渗入水中，提升碳纳米管的光热效率。
[0015]本申请的第二方面还公开了一种光热膜的制备方法，包括：
[0016]将羧基碳纳米管分散在碱溶液中，搅拌获得均匀的第一溶液，并对第一溶液进行冷冻；
[0017]将甲壳素混入碱溶液中，搅拌获得第二溶液，并对第二溶液进行冷冻；
[0018]将解冻后的第一溶液和解冻后的第二溶液混合形成均质溶液，再对均质溶液冻融搅拌、离心脱泡，获得羧基碳纳米管甲壳素溶液；
[0019]将羧基碳纳米管甲壳素溶液倒在基底上形成水凝胶薄膜，将水凝胶薄膜从基底板上脱离，得到光热膜。
[0020]本申请的一种实现方式中，碱溶液为碱/尿素体系；
[0021]优选地，碱/尿素体系中碱占碱溶液总重量的1.1％
‑
19％，尿素占碱溶液总重量的1％
‑
20％，余量为水；
[0022]优选地，碱包括氢氧化钾和氢氧化锂，氢氧化钾占碱溶液总重量的1％
‑
15％，氢氧化锂占碱溶液总重量的0.1％
‑
4％；
[0023]优选地，甲壳素和碱溶液之间的质量比为(1％～18％)：(82％～99％)；
[0024]优选地，羧基碳纳米管和碱溶液之间的质量比为(0.01％～6％)：(94％～99.99％)。
[0025]本申请的一种实现方式中，在室温下将解冻后的第一溶液和第二溶液混合形成均质溶液具体包括：在室温下将解冻后的第一溶液和第二溶液混合，并加入适量的交联剂，搅拌形成均质溶液；
[0026]优选地，交联剂占均质溶液的质量比为0.1％到20％；
[0027]优选地，交联剂选自1,3
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二氯
‑
二丙醇、环氧氯丙烷、戊二醛中的至少一种。
[0028]本申请的一种实现方式中，冻融包括冷冻过程；
[0029]优选地，冷冻的条件为：在
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70℃～
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100℃下冷冻3
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48h；
[0030]优选地，离心的条件为：在0
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7℃下，以500
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11000rpm的转速离心1
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30分钟。
[0031]本申请的一种实现方式中，将羧基碳纳米管甲壳素溶液倒在基底上形成水凝胶薄膜，将水凝胶薄膜从基底板上脱离，得到光热膜具体包括：
[0032]将羧基碳纳米管甲壳素溶液倒在基底上，通过刮制、涂覆或喷淋成膜形成形成水凝胶薄膜；
[0033]将水凝胶薄膜和基底没入水中浸泡一段时间，待水凝胶薄膜从基底板上脱离，得到光热膜；
[0034]优选地，基底选自玻璃板或者PET、PVC、PP、PTFE塑料底板中的至少一种；
[0035]优选地，水凝胶薄膜的厚度为0.1～5mm；
[0036]优选地，水的温度为5～65℃，浸泡时间为1～3000分钟。
[0037]本申请的第三方面公开了一种上述光热膜在海水淡化或水净化领域的应用。
[0038]本申请的一种实现方式中，上述光热膜在海水淡化或水净化领域的应用包括光热水处理步骤，光热水处理步骤具体包括：
[0039]将光热膜置于隔热层上得到光热膜/隔热层组合件；
[0040]将光热膜/隔热层组合件置于需要淡化的海水或需要处理的废水面上；
[0041]在模拟太阳光下进行海水淡化或者废水净化。
[0042]本申请的一种实现方式中，废水包括染料废水。
[0043]由于采用以上技术方案，本申请的有益效果在于：
[0044]本申请的光热膜中的甲壳素能够和碳纳米管表面的羧基牢固地结合在一起，保证纳米管的稳定性，在水处理过程中不渗入水中，而碳纳米管的一维孔道结构为水的传输和蒸发提供有利条件，提升了碳纳米管的光热效率，并可通过裂解和破坏细菌细胞壁的完整性实现抑菌功能，增强光热膜的抗菌性能。
附图说明
[0045本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光热膜，其特征在于，所述光热膜含有碳纳米管和甲壳素，所述甲壳素和所述碳纳米管相连接，以包裹所述碳纳米管的表面。2.根据权利要求1所述光热膜，其特征在于，所述碳纳米管表面修饰有羧基，所述甲壳素和所述羧基相连接，以包裹所述碳纳米管的表面；优选的，所述光热膜由所述修饰有羧基的碳纳米管和甲壳素通过交联剂交联形成；优选的，所述交联剂选自1,3
‑
二氯
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二丙醇、环氧氯丙烷、戊二醛中的至少一种；优选的，所述甲壳素和羧基碳纳米管的质量比为(1800：1)～(1：6)。3.一种光热膜的制备方法，其特征在于，包括：将修饰有羧基的碳纳米管分散在碱溶液中，搅拌获得均匀的第一溶液，并对第一溶液进行冷冻；将甲壳素混入碱溶液中，搅拌获得第二溶液，并对第二溶液进行冷冻；将解冻后的第一溶液和解冻后的第二溶液混合形成均质溶液，再对均质溶液冻融搅拌、离心脱泡，获得羧基碳纳米管甲壳素溶液；将羧基碳纳米管甲壳素溶液倒在基底上形成水凝胶薄膜，将水凝胶薄膜从基底板上脱离，得到所述光热膜。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为碱/尿素体系；优选地，所述碱占碱溶液总重量的1.1％
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19％，尿素占碱溶液总重量的1％
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20％，余量为水；优选地，所述碱包括氢氧化钾和氢氧化锂，所述氢氧化钾占碱溶液总重量的1％
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15％，氢氧化锂占碱溶液总重量的0.1％
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4％；优选地，所述甲壳素和碱溶液之间的质量比为(1％～18％)：(82％～99％)；优选地，所述修饰有羧基的碳纳米管和碱溶液之间的质量比为(0.01％～6％)：(94％～99.99％)。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述在室温下将解冻后的第一溶液和第二溶液混合形...

【专利技术属性】
技术研发人员：万鹏，朱国成，
申请(专利权)人：深圳市水务规划设计院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：