CN112939128A - 一种具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法 - Google Patents
一种具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112939128A CN112939128A CN202110358116.2A CN202110358116A CN112939128A CN 112939128 A CN112939128 A CN 112939128A CN 202110358116 A CN202110358116 A CN 202110358116A CN 112939128 A CN112939128 A CN 112939128A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aerogel
- high heat
- pyrrole
- seawater desalination
- cunws
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013535 sea water Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 50
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 142
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 83
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 62
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 16
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 38
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 31
- REYJJPSVUYRZGE-UHFFFAOYSA-N Octadecylamine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCN REYJJPSVUYRZGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims description 31
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 31
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 30
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 30
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 30
- 229910021592 Copper(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 29
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 29
- FJLUATLTXUNBOT-UHFFFAOYSA-N 1-Hexadecylamine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCN FJLUATLTXUNBOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 20
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 20
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 20
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 12
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 15
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016540 CuNW Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
- C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
- C02F1/14—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using solar energy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/0091—Preparation of aerogels, e.g. xerogels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/138—Water desalination using renewable energy
- Y02A20/142—Solar thermal; Photovoltaics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
- Y02A20/208—Off-grid powered water treatment
- Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法，包括以下步骤：1)利用水热法制备的Cu NWs；2)将Cu NWs分散于溶液中，再加入吡咯及双氧水后进行搅拌，使得吡咯发生聚合反应，将吡咯原位生长在CuNWs的表面，得Cu NW@PPy；3)利用Cu NW@PPy采用冰模板法的取向冷冻技术制备具有高集热效应海水淡化气凝胶，该方法制备得到的凝胶有效降低水蒸气挥发过程中遇到的传质阻力，提高太阳能海水蒸发的性能。
Description
技术领域
本发明属于海水淡化和污水净化技术领域，涉及一种具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法。
背景技术
淡水是人类赖以生存的重要资源，随着工业的快速发展，洁净水的需求量和污水的排放量都在不断的增长。海水/污水蒸发技术的开发是解决21世纪水资源短缺问题的有效途径之一。太阳能海水蒸发技术作为一种可再生、无污染、成本低的技术，近年来在海水淡化/废水净化等行业发挥了重要的作用。目前，太阳能水净化技术在设备设计、工艺流程等方面都取得了巨大的进展。而高效太阳能光热转换材料的制备是进一步提升太阳能海水蒸发效率的关键所在。为此，在设计和制备光热转换材料必须要要考虑以下几点关键因素：1.高的太阳能吸收效率；2.低的导热率；3.多孔结构减少水蒸气传质阻力。目前，常见的光热转换材料有黑色的金属纳米颗粒、过渡金属氧化物纳米颗粒、石墨烯、碳纳米管、碳纤维等材料，这些材料从拓宽光谱吸收范围上入手，增强了材料对太阳光的吸收能力，从而进一步提高光热转化效率，然而现有技术中没有从多孔结构的角度出发减少水蒸气的传质阻力，因此水蒸气挥发过程中遇到的传质阻力较大，太阳能海水蒸发的性能较差。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法，该方法制备得到的凝胶有效降低水蒸气挥发过程中遇到的传质阻力，提高太阳能海水蒸发的性能。
为达到上述目的，本发明所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法包括以下步骤：
1)利用水热法制备的Cu NWs；
2)将Cu NWs分散于溶液中，再加入吡咯及双氧水后进行搅拌，使得吡咯发生聚合反应，将吡咯原位生长在CuNWs的表面，得Cu NW@PPy；
3)利用Cu NW@PPy采用冰模板法的取向冷冻技术制备具有高集热效应海水淡化气凝胶。
步骤1)中利用水热法制备直径为80纳米，长度为10-100微米的CuNWs。
步骤1)的具体操作为：
取聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水，再将聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水混合后搅拌，得蓝色乳浊液，然后倒入高压反应釜中进行水热反应，待其反应完成后进行离心水洗及丙酮洗涤，得CuNWs。
搅拌时间为12h；
水热反应过程中的温度为140℃-200℃，反应12-60h。
聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺及十六胺的质量比为(0.1-6)g：(0.05-0.5)g：(0.05-0.4)g：(0.1-5.0)g：(0.2-5.0)g。
步骤2)的具体操作为：
CuNWs分散于丙酮与水的混合溶液中，再加入吡咯及双氧水持续搅拌，吡咯发生聚合反应，原位生长在CuNWs的表面。
CuNWs、丙酮、水、吡咯及双氧水的质量比为(0.01-0.1)g：(2-4)g：(10-100)g：(0.2-5.0)g：(0.01-0.5)g。
步骤3)的具体操作为：将10-100mg的Cu NW@PPy分散于1mL的水中超声分散均匀，然后倒入1*1*1的模具中，再在液氮中冷冻1h后放入冷冻干燥机中干燥48h，得宏观三维有序多孔的具有高集热效应海水淡化气凝胶。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法在具体操作时，通过原位生长技术，在Cu纳米线表面原位生长PPy，使Cu纳米线与PPy形成具有核-壳结构的纳米线，构筑出具有强吸热、高产热及高保热的海水淡化材料，其中，黑色PPy具有宽光谱吸收，Cu纳米线具有高SPR效应；PPy的导热系数低，进而使得海水淡化材料的光热转换效率和海水蒸发速率得到显著的提高，另外，为了更一步提高该材料的太阳能海水蒸发效率，利用CuNW@PPy采用冰模板法的取向冷冻技术制备具有高集热效应海水淡化气凝胶，极大的降低水蒸气挥发过程中遇到的传质阻力，从而提高太阳能海水蒸发的性能。
附图说明
图1为铜纳米线的扫描电子显微镜表征图；
图2为图1的放大图；
图3为实施例1中Cu@PPy气凝胶SEM图；
图4为1sun 0min时，实施例一中Cu@PPy气凝胶在1个太阳光强度下的表面温度图；
图5为1sun 2min时，实施例一中Cu@PPy气凝胶在1个太阳光强度下的表面温度图；
图6为1sun 5min时，实施例一中Cu@PPy气凝胶在1个太阳光强度下的表面温度图；
图7为1sun 30min时，实施例一中Cu@PPy气凝胶在1个太阳光强度下的表面温度图；
图8为实施例一中Cu@PPy气凝胶样品的活性测试图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
实施例一
本发明所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法包括以下步骤：
1)利用水热法制备的Cu NWs；
2)将Cu NWs分散于溶液中，再加入吡咯及双氧水后进行搅拌，使得吡咯发生聚合反应，将吡咯原位生长在CuNWs的表面，得Cu NW@PPy；
3)利用Cu NW@PPy采用冰模板法的取向冷冻技术制备具有高集热效应海水淡化气凝胶。
步骤1)的具体操作为：
取聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水，再将聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水混合后搅拌，得蓝色乳浊液，然后倒入高压反应釜中进行水热反应，待其反应完成后进行离心水洗及丙酮洗涤，得CuNWs。
搅拌时间为12h；
水热反应过程中的温度为200℃，反应12h。
聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺及十六胺的质量比为0.1g：0.1g：0.1g：1g：0.5g。
步骤2)的具体操作为：
CuNWs分散于丙酮与水的混合溶液中，再加入吡咯及双氧水持续搅拌，吡咯发生聚合反应，原位生长在CuNWs的表面，其中，CuNWs、丙酮、水、吡咯及双氧水的质量比为0.01g：1g：30g：0.2g：0.04g。
步骤3)的具体操作为：将10mg的Cu NW@PPy分散于1mL的水中超声分散均匀，然后倒入1cm*1cm*1cm的模具中，再在液氮中冷冻1h后放入冷冻干燥机中干燥48h，得宏观三维有序多孔的具有高集热效应海水淡化气凝胶。
实施例二
本发明所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法包括以下步骤：
1)利用水热法制备的Cu NWs；
2)将Cu NWs分散于溶液中，再加入吡咯及双氧水后进行搅拌，使得吡咯发生聚合反应，将吡咯原位生长在CuNWs的表面，得Cu NW@PPy；
3)利用Cu NW@PPy采用冰模板法的取向冷冻技术制备具有高集热效应海水淡化气凝胶。
步骤1)的具体操作为：
取聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水，再将聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水混合后搅拌，得蓝色乳浊液，然后倒入高压反应釜中进行水热反应，待其反应完成后进行离心水洗及丙酮洗涤，得CuNWs。
搅拌时间为12h；
水热反应过程中的温度为140℃，反应12h。
聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺及十六胺的质量比为0.1g：0.05g：0.05g：0.1g：0.2g。
步骤2)的具体操作为：
CuNWs分散于丙酮与水的混合溶液中，再加入吡咯及双氧水持续搅拌，吡咯发生聚合反应，原位生长在CuNWs的表面，其中，CuNWs、丙酮、水、吡咯及双氧水的质量比为0.01g：2g：10g：0.2g：0.01g。
步骤3)的具体操作为：将10mg的Cu NW@PPy分散于1mL的水中超声分散均匀，然后倒入1cm*1cm*1cm的模具中，再在液氮中冷冻1h后放入冷冻干燥机中干燥48h，得宏观三维有序多孔的具有高集热效应海水淡化气凝胶。
实施例三
本发明所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法包括以下步骤：
1)利用水热法制备的Cu NWs；
2)将Cu NWs分散于溶液中，再加入吡咯及双氧水后进行搅拌，使得吡咯发生聚合反应，将吡咯原位生长在CuNWs的表面，得Cu NW@PPy；
3)利用Cu NW@PPy采用冰模板法的取向冷冻技术制备具有高集热效应海水淡化气凝胶。
步骤1)的具体操作为：
取聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水，再将聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水混合后搅拌，得蓝色乳浊液，然后倒入高压反应釜中进行水热反应，待其反应完成后进行离心水洗及丙酮洗涤，得CuNWs。
搅拌时间为12h；
水热反应过程中的温度为200℃，反应60h。
聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺及十六胺的质量比为6g：0.5g：0.4g：5.0g：5.0g。
步骤2)的具体操作为：
CuNWs分散于丙酮与水的混合溶液中，再加入吡咯及双氧水持续搅拌，吡咯发生聚合反应，原位生长在CuNWs的表面，其中，CuNWs、丙酮、水、吡咯及双氧水的质量比为0.1g：4g：100g：5.0g：0.5g。
步骤3)的具体操作为：将100mg的Cu NW@PPy分散于1mL的水中超声分散均匀，然后倒入1cm*1cm*1cm的模具中，再在液氮中冷冻1h后放入冷冻干燥机中干燥48h，得宏观三维有序多孔的具有高集热效应海水淡化气凝胶。
实施例四
本发明所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法包括以下步骤：
1)利用水热法制备的Cu NWs；
2)将Cu NWs分散于溶液中，再加入吡咯及双氧水后进行搅拌，使得吡咯发生聚合反应，将吡咯原位生长在CuNWs的表面，得Cu NW@PPy；
3)利用Cu NW@PPy采用冰模板法的取向冷冻技术制备具有高集热效应海水淡化气凝胶。
步骤1)的具体操作为：
取聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水，再将聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水混合后搅拌，得蓝色乳浊液，然后倒入高压反应釜中进行水热反应，待其反应完成后进行离心水洗及丙酮洗涤，得CuNWs。
搅拌时间为12h；
水热反应过程中的温度为180℃，反应40h。
聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺及十六胺的质量比为1g：0.2g：0.2g：0.2g：0.3g。
步骤2)的具体操作为：
CuNWs分散于丙酮与水的混合溶液中，再加入吡咯及双氧水持续搅拌，吡咯发生聚合反应，原位生长在CuNWs的表面，其中，CuNWs、丙酮、水、吡咯及双氧水的质量比为0.03g：2.5g：20g：2g：0.3g。
步骤3)的具体操作为：将20mg的Cu NW@PPy分散于1mL的水中超声分散均匀，然后倒入1cm*1cm*1cm的模具中，再在液氮中冷冻1h后放入冷冻干燥机中干燥48h，得宏观三维有序多孔的具有高集热效应海水淡化气凝胶。
实施例五
本发明所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法包括以下步骤：
1)利用水热法制备的Cu NWs；
2)将Cu NWs分散于溶液中，再加入吡咯及双氧水后进行搅拌，使得吡咯发生聚合反应，将吡咯原位生长在CuNWs的表面，得Cu NW@PPy；
3)利用Cu NW@PPy采用冰模板法的取向冷冻技术制备具有高集热效应海水淡化气凝胶。
步骤1)的具体操作为：
取聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水，再将聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水混合后搅拌，得蓝色乳浊液，然后倒入高压反应釜中进行水热反应，待其反应完成后进行离心水洗及丙酮洗涤，得CuNWs。
搅拌时间为12h；
水热反应过程中的温度为150℃，反应20h。
聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺及十六胺的质量比为5g：0.5g：0.3g：4g：4g。
步骤2)的具体操作为：
CuNWs分散于丙酮与水的混合溶液中，再加入吡咯及双氧水持续搅拌，吡咯发生聚合反应，原位生长在CuNWs的表面，其中，CuNWs、丙酮、水、吡咯及双氧水的质量比为0.09g：3.5g：90g：4g：0.4g。
步骤3)的具体操作为：将90mg的Cu NW@PPy分散于1mL的水中超声分散均匀，然后倒入1cm*1cm*1cm的模具中，再在液氮中冷冻1h后放入冷冻干燥机中干燥48h，得宏观三维有序多孔的具有高集热效应海水淡化气凝胶。
实施例六
本发明所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法包括以下步骤：
1)利用水热法制备的Cu NWs；
2)将Cu NWs分散于溶液中，再加入吡咯及双氧水后进行搅拌，使得吡咯发生聚合反应，将吡咯原位生长在CuNWs的表面，得Cu NW@PPy；
3)利用Cu NW@PPy采用冰模板法的取向冷冻技术制备具有高集热效应海水淡化气凝胶。
步骤1)的具体操作为：
取聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水，再将聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水混合后搅拌，得蓝色乳浊液，然后倒入高压反应釜中进行水热反应，待其反应完成后进行离心水洗及丙酮洗涤，得CuNWs。
搅拌时间为12h；
水热反应过程中的温度为180℃，反应60h。
聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺及十六胺的质量比为0.3g：0.3g：0.2.5g：0.3g：3g。
步骤2)的具体操作为：
CuNWs分散于丙酮与水的混合溶液中，再加入吡咯及双氧水持续搅拌，吡咯发生聚合反应，原位生长在CuNWs的表面，其中，CuNWs、丙酮、水、吡咯及双氧水的质量比为0.5g：3g：50g：3g：0.3g。
步骤3)的具体操作为：将50mg的Cu NW@PPy分散于1mL的水中超声分散均匀，然后倒入1cm*1cm*1cm的模具中，再在液氮中冷冻1h后放入冷冻干燥机中干燥48h，得宏观三维有序多孔的具有高集热效应海水淡化气凝胶。
实施例七
本发明所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法包括以下步骤：
1)利用水热法制备的Cu NWs；
2)将Cu NWs分散于溶液中，再加入吡咯及双氧水后进行搅拌，使得吡咯发生聚合反应，将吡咯原位生长在CuNWs的表面，得Cu NW@PPy；
3)利用Cu NW@PPy采用冰模板法的取向冷冻技术制备具有高集热效应海水淡化气凝胶。
步骤1)的具体操作为：
取聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水，再将聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水混合后搅拌，得蓝色乳浊液，然后倒入高压反应釜中进行水热反应，待其反应完成后进行离心水洗及丙酮洗涤，得CuNWs。
搅拌时间为12h；
水热反应过程中的温度为170℃，反应45h。
聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺及十六胺的质量比为6g：0.05g：0.4g：0.1g：5.0g。
步骤2)的具体操作为：
CuNWs分散于丙酮与水的混合溶液中，再加入吡咯及双氧水持续搅拌，吡咯发生聚合反应，原位生长在CuNWs的表面，其中，CuNWs、丙酮、水、吡咯及双氧水的质量比为0.01g：4g：10g：5.0g：0.01g。
步骤3)的具体操作为：将100mg的Cu NW@PPy分散于1mL的水中超声分散均匀，然后倒入1cm*1cm*1cm的模具中，再在液氮中冷冻1h后放入冷冻干燥机中干燥48h，得宏观三维有序多孔的具有高集热效应海水淡化气凝胶。
实施例八
本发明所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法包括以下步骤：
1)利用水热法制备的Cu NWs；
2)将Cu NWs分散于溶液中，再加入吡咯及双氧水后进行搅拌，使得吡咯发生聚合反应，将吡咯原位生长在CuNWs的表面，得Cu NW@PPy；
3)利用Cu NW@PPy采用冰模板法的取向冷冻技术制备具有高集热效应海水淡化气凝胶。
步骤1)的具体操作为：
取聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水，再将聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水混合后搅拌，得蓝色乳浊液，然后倒入高压反应釜中进行水热反应，待其反应完成后进行离心水洗及丙酮洗涤，得CuNWs。
搅拌时间为12h；
水热反应过程中的温度为140℃，反应12h。
聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺及十六胺的质量比为0.1g：0.5g：0.05g：5.0g：0.2g。
步骤2)的具体操作为：
CuNWs分散于丙酮与水的混合溶液中，再加入吡咯及双氧水持续搅拌，吡咯发生聚合反应，原位生长在CuNWs的表面，其中，CuNWs、丙酮、水、吡咯及双氧水的质量比为0.1g：2g：100g：5.0g：0.01g。
步骤3)的具体操作为：将10mg的Cu NW@PPy分散于1mL的水中超声分散均匀，然后倒入1cm*1cm*1cm的模具中，再在液氮中冷冻1h后放入冷冻干燥机中干燥48h，得宏观三维有序多孔的具有高集热效应海水淡化气凝胶。
各实施例中步骤1)中利用水热法制备直径为80纳米，长度为10-100微米的CuNWs。
本发明的优势在于：
以SPR效应性能优异的CuNW为基体，在Cu纳米线表面原位生长不同厚度的PPy，使Cu纳米线与PPy形成具有核-壳结构的纳米线，构筑出具有强吸热(黑色PPy具有宽光谱吸收)、高产热(Cu纳米线高SPR效应)、高保热的(PPy导热系数低)海水淡化材料，进而使这种通过海水淡化材料光热转换效率和海水蒸发速率有了显著的提高。
以核-壳结构的Cu NW@PPy为原料，利用冰模板法的取向冷冻技术制备出具有规则的丰富孔道结构的气凝胶材料，丰富的孔道结构解决了水蒸气受热蒸发过程中的传质阻力问题。
以原位生长技术使得不同厚度的PPy可均匀的生长在Cu NW的表面，很好的降低了Cu NW的导热系数，制备成Cu NW@PPy气凝胶气凝胶后具有更低的导热系数，从而起到保温的效果，防止气凝胶想环境中或者水相中传递过多的热量，减少热损失。
最后，各原材料廉价、反应条件简单、光热转化效率高、水蒸发速率高效、适合进一步规模化生产的Cu NW@PPy气凝胶制备方法。本发明中的原料CuCl2·2H2O，葡萄糖，十八胺，十六胺等均为廉价易得材料。而却冰模板法的取向冷冻技术在国内已有现成的规模化工艺技术。
Claims (8)
1.一种具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)利用水热法制备的Cu NWs；
2)将Cu NWs分散于溶液中，再加入吡咯及双氧水后进行搅拌，使得吡咯发生聚合反应，将吡咯原位生长在CuNWs的表面，得Cu NW@PPy；
3)以Cu NW@PPy为原料，采用冰模板法的取向冷冻技术制备具有高集热效应海水淡化气凝胶材料。
2.根据权利要求1所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中利用水热法制备直径为80纳米，长度为10-100微米的CuNWs。
3.根据权利要求1所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1)的具体操作为：
取聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水，再将聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺、十六胺及去离子水混合后搅拌，得蓝色乳浊液，然后倒入高压反应釜中进行水热反应，待其反应完成后进行离心水洗及丙酮洗涤，得CuNWs。
4.根据权利要求3所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法，其特征在于，搅拌时间为12h；
水热反应过程中的温度为140℃-200℃，反应12-60h。
5.根据权利要求3所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法，其特征在于，聚乙烯吡咯烷酮、CuCl2·2H2O、葡萄糖、十八胺及十六胺的质量比为(0.1-6)g：(0.05-0.5)g：(0.05-0.4)g：(0.1-5.0)g：(0.2-5.0)g。
6.根据权利要求1所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤2)的具体操作为：
CuNWs分散于丙酮与水的混合溶液中，再加入吡咯及双氧水持续搅拌，吡咯发生聚合反应，原位生长在CuNWs的表面。
7.根据权利要求6所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法，其特征在于，CuNWs、丙酮、水、吡咯及双氧水的质量比为(0.01-0.1)g：(2-4)g：(10-100)g：(0.2-5.0)g：(0.01-0.5)g。
8.根据权利要求1所述的具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤3)的具体操作为：将10-100mg的Cu NW@PPy分散于1mL的水中超声分散均匀，然后倒入1*1*1的模具中，再在液氮中冷冻1h后放入冷冻干燥机中干燥48h，得宏观三维有序多孔的具有高集热效应海水淡化气凝胶。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2020113906221 | 2020-12-02 | ||
| CN202011390622.1A CN112678907A (zh) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 一种具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112939128A true CN112939128A (zh) | 2021-06-11 |
Family
ID=75447123
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011390622.1A Pending CN112678907A (zh) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 一种具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法 |
| CN202110358116.2A Pending CN112939128A (zh) | 2020-12-02 | 2021-04-01 | 一种具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011390622.1A Pending CN112678907A (zh) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 一种具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (2) | CN112678907A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116061510A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-05-05 | 南通大学 | 一种基于多层自我调节复合非织造材料及制备方法与应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107879405A (zh) * | 2017-10-26 | 2018-04-06 | 西安交通大学 | 一种太阳能水蒸发纯化和分解装置 |
| WO2018090329A1 (zh) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | 深圳先进技术研究院 | 一种具有功能化的柔性电极及其制备方法 |
| CN110153403A (zh) * | 2018-02-13 | 2019-08-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 铜@聚吡咯纳米线及其制备方法和压阻材料及其应用 |
| CN111116976A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-08 | 东华大学 | 一种纳米纤维气凝胶基太阳能水蒸发器及其制备方法 |
| US20200157657A1 (en) * | 2017-06-23 | 2020-05-21 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Ultralight conductive metallic aerogels |
-
2020
- 2020-12-02 CN CN202011390622.1A patent/CN112678907A/zh active Pending
-
2021
- 2021-04-01 CN CN202110358116.2A patent/CN112939128A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018090329A1 (zh) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | 深圳先进技术研究院 | 一种具有功能化的柔性电极及其制备方法 |
| US20200157657A1 (en) * | 2017-06-23 | 2020-05-21 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Ultralight conductive metallic aerogels |
| CN107879405A (zh) * | 2017-10-26 | 2018-04-06 | 西安交通大学 | 一种太阳能水蒸发纯化和分解装置 |
| CN110153403A (zh) * | 2018-02-13 | 2019-08-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 铜@聚吡咯纳米线及其制备方法和压阻材料及其应用 |
| CN111116976A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-08 | 东华大学 | 一种纳米纤维气凝胶基太阳能水蒸发器及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 刘雁等: "《神奇的纳米世界》", 苏州大学出版社 * |
| 吴军华: "纳米技术在酶工程中的应用研究及进展", 《新材料产业》 * |
| 陈金星: "交联聚合物及其微纳米复合材料的合成与应用研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116061510A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-05-05 | 南通大学 | 一种基于多层自我调节复合非织造材料及制备方法与应用 |
| CN116061510B (zh) * | 2022-12-07 | 2023-12-05 | 南通大学 | 一种基于多层自我调节复合非织造材料及制备方法与应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112678907A (zh) | 2021-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104108713B (zh) | 一种源于丝瓜络的多孔碳及其复合材料的制备方法与应用 | |
| CN106025210A (zh) | 一种硒化钼/石墨烯/碳纳米管复合材料及其制备方法 | |
| CN106025244A (zh) | 一种硒化镍/石墨烯/碳纳米管复合材料及其制备方法 | |
| CN109772404B (zh) | 一种高催化活性的氮化碳蓬松微球的制备方法 | |
| CN105887132A (zh) | 一种二硒化钼纳米片/碳纳米纤维杂化材料及其制备方法 | |
| CN111040254A (zh) | 一种纤维素基光热转换凝胶材料及其制备方法 | |
| CN104577049B (zh) | 一种锂电池用多级孔结构硅基负极材料及其制备方法 | |
| CN109346686A (zh) | 三维石墨烯网络结构负载普鲁士蓝类似物的制备方法 | |
| CN112960718A (zh) | 一种光热复合薄膜材料及仿生浮萍式海水淡化装置 | |
| CN106504902A (zh) | 一种CuO@MnO2核壳结构多孔纳米线材料及其制备方法 | |
| CN113152078A (zh) | 一种基于碳纤维布的光热复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN103361065B (zh) | 具有不同形貌特征的CdSe量子点负载石墨烯及其用途和制备方法 | |
| CN112939128A (zh) | 一种具有高集热效应海水淡化气凝胶的制备方法 | |
| CN111082040A (zh) | 核壳结构T-Nb2O5@C复合材料的制备方法及应用 | |
| CN104638228A (zh) | 同轴碳包覆束状磷酸钒钾纳米线及其制备方法和应用 | |
| CN102437334B (zh) | 一种碳纳米管/LiFePO4锂离子电池正极材料的微波水热合成方法 | |
| CN110398077A (zh) | 一种基于TiN/碳泡沫复合双层结构的太阳能蒸汽发生材料 | |
| CN106981626B (zh) | 一种二硫化钨/Super P钠离子电池自支撑负极的制备方法 | |
| CN105148942A (zh) | 一种纳米多孔结构的硫化银-硫化铜复合粉末的制备方法及应用 | |
| CN110890224B (zh) | 一种二硒化钼/碳纳米管阵列复合电极、制备方法及应用 | |
| CN112736234A (zh) | 一种基于生物质/碳纳米管复合修饰钛酸锂的新型锂离子电池负极材料及其应用 | |
| CN112452352B (zh) | 石墨化金刚石/石墨相氮化碳复合光催化剂及制备方法 | |
| CN108767217B (zh) | 一种定向多孔磷酸铁锂-石墨烯复合材料及其制备方法 | |
| CN116514120A (zh) | 一种夏威夷果废弃物衍生硬碳材料及其制备方法与应用 | |
| CN114516627B (zh) | 一种软硬碳复合纳米材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210611 |