【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光热材料开发，涉及一种柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、淡水资源短缺一直以来都是人类所面临的重大挑战之一，虽然地球上的水资源总量较大，但是只有不到3%的水资源是淡水，而且大部分淡水存在开采困难和严重污染的问题，对人类社会的进步和发展造成严重的制约和威胁。目前公认能有效解决淡水危机的方法之一是海水淡化技术，传统的海水淡化技术往往是直接或者间接地消耗不可再生化石能源，虽然可以在一定程度上缓解淡水危机，但也伴随着环境污染和温室效应等问题。太阳能作为一种绿色清洁、丰富和可再生的能源，在替代化石能源方面具有很大的发展潜力。因此，利用太阳能转变为热能来蒸发水能有效地避免环境污染和温室效应等问题，是进行海水淡化非常有效可行的技术。近年来，界面太阳能蒸汽产生被认为是一种很有前途的海水淡化技术，因此光热转化材料受到了极大的关注。
2、现有的光热转换材料主要有碳基材料、等离子体金属纳米粒子、生物质材料、半导体材料等。等离子体金属纳米粒子具有良好的光热转换性能，但其制备成本高，限制了其大规模应用。生物质材料在高温碳化后固有的脆性不利于运输和安装，影响长期使用稳定性。半导体材料制备价格较高且部分难以规模化制备、长时间服役时可能存在稳定问题，使得它们在海水淡化中的实际应用受到限制。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热复合材料及其制备方法和应用，从而解决现有技
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1：将碳布置于含有多巴胺盐酸盐的tris溶液中浸泡反应，制得聚多巴胺改性的碳布；
5、s2：将所述聚多巴胺改性的碳布置于六水合硝酸锌、六水合硝酸钴与2-甲基咪唑的混合水溶液中反应，制得表面生长有zn/co-mof的聚多巴胺改性碳布；
6、s3：对所述表面生长有zn/co-mof的聚多巴胺改性碳布进行碳化处理，制得所述柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热复合材料。
7、优选的，步骤s1中，将所述碳布置于含有多巴胺盐酸盐的tris溶液中反应之前，对所述碳布进行预处理，所述预处理包括：
8、s11：依次将碳布在丙酮、乙醇、水在超声处理，并干燥；
9、s12：将完成步骤s11的碳布置于浓硝酸中，水浴反应，并进行洗涤干燥处理，完成所述预处理过程。
10、优选的，步骤s12中，水浴反应的反应温度为80~90℃，反应时间为4~5h。
11、优选的，所述含有多巴胺盐酸盐的tris溶液中，多巴胺盐酸盐与tris溶液的用量比为(1-3)mg:(0.5-1.5)ml。
12、优选的，所述碳布在含有多巴胺盐酸盐的tris溶液中的浸泡反应时间为4~5h。
13、优选的，步骤s2中，六水合硝酸锌、六水合硝酸钴与2-甲基咪唑的质量比为(0.5-2):(1-3):(5-8)。
14、优选的，步骤s2中，将所述聚多巴胺改性的碳布置于六水合硝酸锌、六水合硝酸钴与2-甲基咪唑的混合水溶液中反应具体为：首先将所述聚多巴胺改性的碳布置于六水合硝酸锌、六水合硝酸钴与2-甲基咪唑的混合水溶液中超声辅助生长1min，然后置于室温下反应生长4~5h。
15、优选的，步骤s3中，所述碳化处理过程中，碳化温度为500~700℃，碳化时间为2-3h。
16、一种柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热复合材料，通过上述的方法制得。
17、上述的一种柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热复合材料在界面太阳能水蒸发领域中的应用。
18、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
19、本专利技术公开一种柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热复合材料的制备方法，首先将碳布置于含有多巴胺盐酸盐的tris溶液中浸泡反应，制得聚多巴胺改性的碳布；然后将所述聚多巴胺改性的碳布置于六水合硝酸锌、六水合硝酸钴与2-甲基咪唑的混合水溶液中反应，制得表面生长有zn/co-mof的聚多巴胺改性碳布；，随后通过惰性气氛下高温碳化，制得表面具有丰富层级结构的柔性碳化 zn/co-mof@pda@碳布材料，即最后对所述表面生长有zn/co-mof的聚多巴胺改性碳布进行碳化处理，制得所述柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热复合材料。本专利技术中的mof基光热转换材料，其基底为碳布，其中碳布本身具有良好的宽频带吸光性和良好的耐腐蚀性，在碳布上生长zn/co-mof，形成了金属骨架；聚多巴胺是一种生物黏结剂，利用聚多巴胺修饰基底可有效增加zn/co-mof与基底之间的结合力，且修饰手段操作简单，条件温和环保，有利于制备与基底紧密链接的zn/co-mof；碳化zn/co-mof后形成的多孔碳在紫外-可见-近红外光范围具有良好的光吸收能力，因此在三者的协同下，实现了全太阳光谱的高效光吸收。此外，相较于相对光滑的碳布（cf）表面，碳化zn/co-mof后形成的多孔碳，不仅会产生毛细作用，促进蒸发过程中充足水供给，而且丰富的孔径和大的比表面积，提供了丰富的蒸发位点。依靠毛细作用力产生的超亲水特性，在快速水供给的同时，可以实现高浓度盐水的回流和扩散，提高了柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热材料在海水淡化应用过程中的耐盐性和长期使用性能稳定性。碳布具有极好的柔性，获得的柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热材料同样具有极好的柔性，因此材料的结构稳定性和区域间的运输能力强。本专利技术得到的柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热材料，用于高效的界面太阳能水蒸发，由于其表面生长的金属骨架碳化后形成的多孔结构，增加了光吸收能力，拥有良好的光热转化和水运输能力，极大的提高了海水蒸发和淡化的效率，本专利技术公开的制备方法，具有操作简单，对于缓解淡水资源短缺具有重要的意义。
20、进一步的，步骤s1中，将所述碳布置于含有多巴胺盐酸盐的tris溶液中反应之前，对所述碳布进行预处理，所述预处理包括：依次将碳布在丙酮、乙醇、水在超声处理，并干燥，该过程使得存在于碳布表面污染物被有效去除。然后将干燥后的碳布置于浓硝酸中，水浴反应，并进行洗涤干燥处理，完成所述预处理过程，该过程使得碳布表面存在含氧官能团，为后续材料制备提供反应和结合位点。
21、进一步的，将干燥后的碳布置于浓硝酸中进行水浴反应，反应温度为80~90℃，反应时间为4~5h，并进行洗涤干燥处理，完成所述预处理过程，可使得碳布表面存在含氧官能团，为后续材料制备提供反应和结合位点。
22、进一步的，所述含有多巴胺盐酸盐的tris溶液中，多巴胺盐酸盐与tris溶液的用量比为(1-3)mg:(0.5-1.5)ml，可使得多巴胺盐酸盐完全溶解在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柔性碳化Zn/Co-MOF@PDA@碳布光热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所述的一种柔性碳化Zn/Co-MOF@PDA@碳布光热复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，将所述碳布置于含有多巴胺盐酸盐的Tris溶液中反应之前，对所述碳布进行预处理，所述预处理包括：
3.根据权利要求2所述的一种柔性碳化Zn/Co-MOF@PDA@碳布光热复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S12中，水浴反应的反应温度为80～90℃，反应时间为4～5h。
4.根据权利要求1所述的一种柔性碳化Zn/Co-MOF@PDA@碳布光热复合材料的制备方法，其特征在于，所述含有多巴胺盐酸盐的Tris溶液中，多巴胺盐酸盐与Tris溶液的用量比为(1-3)mg:(0.5-1.5)mL。
5.根据权利要求1所述的一种柔性碳化Zn/Co-MOF@PDA@碳布光热复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳布在含有多巴胺盐酸盐的Tris溶液中的浸泡反应时间为4～5h。
6.根据权利要求1所述的一种柔性碳化Zn/Co-MOF
7.根据权利要求1所述的一种柔性碳化Zn/Co-MOF@PDA@碳布光热复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，将所述聚多巴胺改性的碳布置于六水合硝酸锌、六水合硝酸钴与2-甲基咪唑的混合水溶液中反应具体为：首先将所述聚多巴胺改性的碳布置于六水合硝酸锌、六水合硝酸钴与2-甲基咪唑的混合水溶液中超声辅助生长1min，然后置于室温下反应生长4～5h。
8.根据权利要求1所述的一种柔性碳化Zn/Co-MOF@PDA@碳布光热复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述碳化处理过程中，碳化温度为500～700℃，碳化时间为2-3h。
9.一种柔性碳化Zn/Co-MOF@PDA@碳布光热复合材料，其特征在于，通过权利要求1～8中任意一项所述的方法制得。
10.权利要求9中所述的一种柔性碳化Zn/Co-MOF@PDA@碳布光热复合材料在界面太阳能水蒸发领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热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所述的一种柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，将所述碳布置于含有多巴胺盐酸盐的tris溶液中反应之前，对所述碳布进行预处理，所述预处理包括：
3.根据权利要求2所述的一种柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s12中，水浴反应的反应温度为80～90℃，反应时间为4～5h。
4.根据权利要求1所述的一种柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热复合材料的制备方法，其特征在于，所述含有多巴胺盐酸盐的tris溶液中，多巴胺盐酸盐与tris溶液的用量比为(1-3)mg:(0.5-1.5)ml。
5.根据权利要求1所述的一种柔性碳化zn/co-mof@pda@碳布光热复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳布在含有多巴胺盐酸盐的tris溶液中的浸泡反应时间为4～5h。
6.根据权利要求1所述的一种柔性碳化zn/c...
【专利技术属性】
技术研发人员：王维科，张蓉蓉，马闯，陈倩，闫瑞航，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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