一种基于太阳能水蒸发界面调控的光热织物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种基于太阳能水蒸发界面调控的光热织物及其制备方法与应用，其中光热织物包括具有负载光热转换效应的聚合物棉线材料、具有亲水性的棉线材料以及具有其它功能的棉线材料。该光热织物的制备方法包括以棉线为基底材料进行原位沉积，制得具有负载聚苯胺的聚合物棉线材料，将所得负载聚苯胺的聚合物棉线材料与具有亲水性及其它功能的棉线材料按照一定的交错规律分别作为经线与纬线，通过调控界面花纹与界面水通道，利用机织方式进行编织，制得光热织物。本发明专利技术的光热织物负载均匀、光热转换效率高、蒸发效果高、循环稳定性好，在水蒸发领域应用前景广阔。在水蒸发领域应用前景广阔。在水蒸发领域应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种基于太阳能水蒸发界面调控的光热织物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于光热织物制备
，具体涉及到一种基于太阳能水蒸发界面调控的光热织物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]全球性淡水资源匮乏问题随着现代工业的不断发展和人类需求量的不断上升将愈演愈烈。海水总量覆盖地球表面70％以上的面积，无疑是地球上最丰富的资源之一。众多科研工作者就依靠淡化海水获取清洁淡水的方式达成了共识。传统的海水淡化技术，诸如反渗透、膜过滤、热蒸馏、电渗析等。这些方法大多直接或间接地使用化石能源，不仅成本高、耗能高，更会进一步加剧环境恶化。因此，利用绿色环保、储存丰富的太阳能作为唯一的能源输入来驱动海水淡化技术，是一种可应用于大规模海水净化的极具有前景的策略。
[0003]光
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热太阳能海水蒸发技术在海水淡化领域已然形成一种研究热潮。光热材料的选择将直接影响水蒸气蒸发速率，它作为将光能转化为热能的载体，对实验具有高太阳能吸收率起着关键性的作用。常使用的光热转化材料，主要包括碳基材料，等离子激元材料以及半导体材料等。上述材料在极端环境(高温、高腐蚀等)下存在一定的应用局限，会出现材料性能不稳定的情况。较理想的光热材料应具备广谱吸收、成本低廉、光稳定性高、辐射率低的特质。聚苯胺是一种高分子化合物，不仅吸光性强，原材料易购买，合成工艺简单，而且能提高材料的亲水性能，符合研究对于光热材料的基本要求。
[0004]基于太阳能的海水淡化技术，各类实验研究结果表明，严重的热损失现象会导致光能的输入量与热能的输出值出现明显的不对等，水蒸气的蒸发速率以及太阳能利用效率也会随之降低。采取只加热气
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液界面，而不是加热整个水体的方法，可以有效解决热量损失的问题。这种界面海水淡化技术可以显著降低热传导、热对流、热辐射对蒸发性能的影响。而选择一种最可行的界面高效海水淡化技术则显得尤为重要。
[0005]用实验制备的光热织物成本低，使用寿命长，适合大规模生产。不同的编织方式形成的光热织物，水蒸发速率也是千差万别。基于界面蒸发原理，实验必须具备良好的水输送使得光热织物层充分发挥作用。因此，研究人员亟需开发出一种具有高效的光吸收、较小的热损失、良好的水输送作用的太阳能驱动的界面海水蒸发技术，响应时代需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种基于太阳能水蒸发界面调控的光热织物及其制备方法与应用，可以解决上述问题。
[0007]为达上述目的，本专利技术提供了一种基于太阳能水蒸发界面调控的光热织物的制备方法，包括以下步骤：
[0008]以预处理后的棉线为基底材料进行原位沉积，制得具有负载聚苯胺的聚合物棉线材料；
[0009]将聚合物棉线材料与具有亲水性的棉线材料或具有其它功能的棉线材料按照交错规律分别作为经线与纬线，调控界面花纹与界面水通道并编织制得基于太阳能水蒸发界面调控的光热织物。
[0010]进一步地，具体包括以下步骤：1)将经过预处理后的棉线材料置于聚苯胺溶液含有过硫酸铵、盐酸、苯胺及乙醇的混合溶液中进行聚苯胺的化学氧化聚合反应并使合成的聚苯胺原位沉积在棉线材料上，反应结束后经冲洗烘干后制得具有负载聚苯胺的聚合物棉线材料；2)将步骤1)制得的具有负载聚苯胺的聚合物棉线材料与具有亲水性及其它功能的棉线材料按照一定的交错规律分别作为经线与纬线，通过调控界面花纹与界面水通道，利用机织方式进行编织，制得界面蒸发用的光热织物。
[0011]进一步地，预处理包括以下步骤：先用去离子水超声清洗棉线5
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10min，再用无水乙醇超声清洗10
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20min，最后用去离子水冲洗后，烘干即可。
[0012]进一步地，原位沉积包括以下步骤：
[0013]将预处理后的棉线置于含有过硫酸铵、盐酸、苯胺及乙醇的混合溶液中进行反应，反应结束后经冲洗烘干，即可制得具有负载聚苯胺的聚合物棉线材料；
[0014]盐酸溶液的浓度为1
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2mol/L，苯胺的纯度为99％，乙醇的纯度为99.7％，过硫酸铵、盐酸、苯胺和乙醇的混合比例为1
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1.5g：50mL：450
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500μL：1mL。
[0015]进一步地，反应的温度为2
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5℃，反应的时间为1
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5h；烘干的温度为60
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80℃，烘干的时间为2
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3h。
[0016]进一步地，聚合物棉线材料、具有亲水性的棉线材料与具有其它功能的棉线材料的单根直径均为2mm。本专利技术中其它功能的棉线，可以是通过任意方法赋予了棉线功能后的产物，不限定其具体功能，只是本专利技术中的一个载体或编织过程中的辅助线。
[0017]进一步地，具有负载聚苯胺的聚合物棉线材料由在其它功能的棉线基底上覆盖一层聚苯胺制备的。
[0018]进一步地，调控界面花纹的方法为：在交替变化编织过程中，通过改变经线变化的方式，得到平纹、斜纹、缎纹三种不同编织花纹。
[0019]进一步地，平纹的织造过程中，经线为一上一下交替分布；斜纹的织造过程中，经线为一上二下交替分布；在缎纹的织造过程中，经线为一上四下交替分布；
[0020]交替分布过程中，经线间距为0.5
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5mm，纬线间距为0.5mm
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5mm。
[0021]进一步地，界面水通道由亲水棉线构成，分别按亲水棉线数量为3、5、6、8、10根进行调控。
[0022]进一步地，编织方式为梭织，具体的，包括以下操作：将经线的一端穿过经轴并固定在前线轴，另一端穿过综框(梳理板及线轴交换控制板)并固定在后线轴上，在编织过程中可通过调节线轴交换控制器来调节综框上下，控制经线的交替变化方向；经线在线轴交换控制器的调节下互相交换分为上下两层，中间产生梭口，纬线在棱子的牵引下穿过梭口，注意不要拉的太紧，接着使用梳理板将穿过的纬线梳理整齐，然后再次调节线轴交换控制器，改变经线的交替变化方向，使梭口闭合，并形成新的梭口，之后纬线在棱子的牵引下再次穿过梭口，经线与纬线相互交织，同时，通过固定齿轮的调节，可调整经线的松紧程度及织物长度。重复上述操作，进而形成织物。
[0023]进一步地，本专利技术还提供了采用上述制备方法制备得到的基于太阳能水蒸发界面
调控的光热织物。
[0024]进一步地，本专利技术还提供了上述基于太阳能水蒸发界面调控的光热织物在水蒸发处理中的应用。
[0025]综上所述，本专利技术具有以下优点：
[0026]1、本专利技术公开了一种聚苯胺光热材料的制备方法，通过化学氧化合成法制备聚苯胺，同时采用原位沉积的方式将聚苯胺负载在棉线上。通过超声清洗处理，去除棉线表面杂质以提高原位沉积中聚苯胺与棉线的附着力；通过对合成工艺进行优化改进，具体来说是对反应的氧化环境及反应时间进行调控，在确保能获得较好的光热转换效果的基础上，降低生产时间及原料成本，使得最终制得的聚苯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于太阳能水蒸发界面调控的光热织物的制备方法，其特征在于，以预处理后的棉线为基底材料进行原位沉积，制得具有负载聚苯胺的聚合物棉线材料；将所述聚合物棉线材料与具有亲水性的棉线材料或具有其它功能的棉线材料按照交错规律分别作为经线与纬线，调控界面花纹与界面水通道并编织制得基于太阳能水蒸发界面调控的光热织物。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预处理包括以下步骤：先用去离子水超声清洗棉线5
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10min，再用无水乙醇超声清洗10
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20min，最后用去离子水冲洗后，烘干即可。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原位沉积包括以下步骤：将预处理后的棉线置于含有过硫酸铵、盐酸、苯胺及乙醇的混合溶液中进行反应，反应结束后经冲洗烘干，即可制得具有负载聚苯胺的聚合物棉线材料；所述盐酸溶液的浓度为1
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2mol/L，苯胺的纯度为99％，乙醇的纯度为99.7％，过硫酸铵、盐酸、苯胺和乙醇的混合比例为1
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1.5g：50mL：450
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500μL：1mL。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为2
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5℃，反应的时间为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉欣，王代谊，吴羽健，黄彦彦，袁萍，李逵，李露欣，
申请(专利权)人：成都大学，
类型：发明
国别省市：