CN115262219A - 一种纳米金改性木棉纤维膜及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种纳米金改性木棉纤维膜及其制备方法和应用。本发明的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，通过在木棉纤维外表面和内表面原位生长AuNPs制备的，AuNPs的加入并没有改变木棉纤维的中空结构，由于AuNPs具有较高的光热转换能力，制备的AuNPs/木棉膜表现出优异的光热转换性能，随着AuNPs含量的增加光热转换性能提高，所制备的功能膜具有密度低、孔隙率高、疏水性好、光热转换效率高等特点，该AuNPs/kapok膜可直接用于界面太阳蒸汽的产生，具有良好的重复使用性，表明木棉纤维是界面太阳蒸汽生成的合适支撑材料。
Description
技术领域
本发明涉及光热转换材料技术领域，尤其涉及一种纳米金改性木棉纤维膜及其制备方法和应用。
背景技术
天然能源因其可再生、无污染等独特特性，在能量转化和储存方面受到广泛关注。如太阳能-蒸汽转换技术(solar-to-steam conversion)，将天然太阳能转化为蒸汽，应用广泛，包括海水淡化、消毒、杀菌、能量收集等。由于蒸发只发生在气-液界面，最大化地利用了热能。相比于底部加热和整体加热系统，界面加热具有更高的光热转换效率和水蒸发速率，以及更出色的可重复使用性、耐用性和环保性。这项技术使用清洁的太阳光作为唯一能源，可以成为补充陆地淡水供应的重要途径。为获得稳定高效的界面光热转换、水蒸发效率，选择合适的输水材料与结构具有重要意义。界面材料应具有以下特性:宽带谱光吸收性，密度低且在整个蒸发过程中可浮在水面而不下沉，整体结构孔隙率高，可最大化与水体接触保障水分的持续输送且便于排出蒸汽。纤维材料具有种类繁多、功能多样化、成本低、原料丰富、轻便耐用等优势。除此之外，纤维材料易于复合改性使得光热转换系统可具备更加丰富的功能。
木棉是一种具有均匀的微管结构和大中空结构的天然纤维素纤维。孔隙率高达80％～90％。木棉纤维的含蜡量较高，为0.8％～1.2％。由于非极性和疏水表面，它表现出155°-158°的高水接触角。同时，木棉纤维由于其腔体充气、孔隙率高、表面疏水的特性，表现出优异的浮力，可以在水中漂浮20-30倍于自身重量的载荷。因此，木棉纤维是一种很好的浮力材料。迄今为止，木棉纤维已被用作天然生物模板，通过化学或物理方法指导功能材料在纤维壁内外原位生长或沉积。
贵金属纳米颗粒具有独特的光学性质，这是由于入射电磁场响应时电子的集体振荡导致局域表面等离子体共振(LSPR)。AuNPs和AgNPs的光学消光带(λLSPR)在可见光和近红外范围内吸收率最大，为光热转换提供了良好的选择，可提高太阳热效率。例如，AuNPs可以吸收一定波长范围内的光，其光热转换效率取决于AuNPs的大小、几何形状、粒子之间的距离此外，AuNPs具有较低的热导率，有利于热定位，是理想的光热转换功能材料。
然而目前并没有利用木棉纤维和AuNPs制备光热转换功能材料。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种纳米金改性木棉纤维膜及其制备方法和应用，以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。
第一方面，本发明提供了一种纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
将木棉纤维加入至pH为3.5～4.5的金盐水溶液中，于温度为80～100℃下反应0.5～2h，过滤后，烘干，即得纳米金改性木棉纤维膜。
优选的是，所述的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，将木棉纤维加入至pH为3.5～4.5的金盐水溶液之前还包括对木棉纤维进行预处理，预处理具体为：
将木棉纤维粉碎后，洗涤，然后加入至NaClO2水溶液中，于70～90℃下保持1～3h，洗涤，烘干，即完成对木棉纤维的预处理。
优选的是，所述的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，所述金盐水溶液所采用的金盐包括氯金酸、二水四氯金酸钠中的至少一种。
优选的是，所述的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，所述金盐水溶液的浓度为0.1～0.4mM。
优选的是，所述的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，将木棉纤维加入至pH为3.5～4.5的金盐水溶液的步骤中，木棉纤维与金盐水溶液的质量体积比为(0.03～0.07)g:(25～35)mL。
优选的是，所述的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，所述NaClO2水溶液的质量浓度为0.5～1.5％，所述NaClO2水溶液的pH为4～5。
优选的是，所述的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，将木棉纤维粉碎后，洗涤，然后加入至NaClO2水溶液的步骤中，木棉纤维与NaClO2水溶液的质量体积比为(0.5～2)g:(80～120)mL。
优选的是，所述的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，将木棉纤维粉碎后，洗涤，然后加入至NaClO2水溶液中，于70～90℃下保持1～3h，依次用去离子水和无水乙醇洗涤，再于50～80℃下烘干，即完成对木棉纤维的预处理。
第二方面，本发明还提供了一种纳米金改性木棉纤维膜，采用所述的制备方法制备得到。
第三方面，本发明还提供了一种所述的制备方法制备得到纳米金改性木棉纤维膜或所述的纳米金改性木棉纤维膜在蒸汽产生、海水淡化、消毒杀菌中的应用。
本发明的一种纳米金改性木棉纤维膜及其制备方法，相对于现有技术具有以下有益效果：
本发明的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，通过在木棉纤维外表面和内表面原位生长AuNPs制备的，AuNPs的加入并没有改变木棉纤维的中空结构，木棉的中空结构可以增加光在材料中的停留时间，为金纳米粒子的光热效果提供协同作用。由于AuNPs具有较高的光热转换能力，且在木棉纤维中空管内外均可负载，因此制备的AuNPs/木棉膜表现出优异的光热转换性能，随着AuNPs含量的增加光热转换性能提高，所制备的功能膜具有密度低、孔隙率高、疏水性好、光热转换效率高等特点，该AuNPs/kapok膜可直接用于界面太阳蒸汽的产生，具有良好的重复使用性，表明木棉纤维是界面太阳蒸汽生成的合适支撑材料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为Au/KF-0.1、Au/KF-0.2、Au/KF-0.3、Au/KF-0.4、Au/KF-0的紫外-可见光谱图；
图2为AuNPs含量与HAuCl4浓度的关系图；
图3为Au/KF-0和Au/KF-0.4的扫描电子显微镜图像；
图4为Au/KF-0和Au/KF-0.4的SEM图像；
图5为Au/KF-0、Au/KF-0.1、Au/KF-0.2、Au/KF-0.3和Au/KF-0.4的的XPS光谱图；
图6为在0～200ev处的放大XPS光谱图；
图7为Au/KF-0和Au/KF-0.4的光吸收光谱图；
图8为AuNPs/kapok膜在1kW m-2(1sun)光照下0、3和10min的红外热成像图；
图9为在1kw m-2光照条件下，对于负载有不同含量的AuNPs的AuNPs/kapok膜温度与时间的函数关系图；
图10为Au/KF-0.4在2kw m-2(2sun)光照下蒸汽逸出图片；
图11为Au/KF-0.4和纯水在1～4kW m-2(1～4sun)光照条件下水的质量损失随时间的关系图；
图12为在不同光照强度下Au/KF-0.4的蒸发速率和蒸发效率图；
图13为Au/KF-0.4在4kW m-2光照条件下10次重复蒸发试验结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
将木棉纤维加入至pH为3.5～4.5的金盐水溶液中，于温度为80～100℃下反应0.5～2h，过滤后，烘干，即得纳米金改性木棉纤维膜。
需要说明的是，本申请的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，通过在天然木棉纤维上原位合成AuNPs(金纳米粒子)来制备纳米金改性木棉纤维膜；当纳米金改性木棉纤维膜被用作光热转换器时，AuNPs改性的木棉纤维可以吸收280～2500nm范围的太阳能光，并且不需要进一步处理就可以实现水蒸汽的持续稳定逸出而不下沉浮，纳米金改性木棉纤维膜显示出高效的界面蒸发能力。这一结果揭示了AuNPs/kapok膜的巨大潜力，并启发了自然资源木棉纤维材料在太阳能蒸汽产生方面的未来发展。
在一些实施例中，将木棉纤维加入至pH为3.5～4.5的金盐水溶液之前还包括对木棉纤维进行预处理，预处理具体为：
将木棉纤维粉碎后，洗涤，然后加入至NaClO2水溶液中，于70～90℃下保持1～3h，洗涤，烘干，即完成对木棉纤维的预处理。
具体的，木棉纤维表面含有蜡，使用次氯酸钠处理木棉纤维，以部分去除纤维表面的蜡，暴露纤维素官能团，这可以促进金纳米粒子在木棉纤维上的负载，通过在预先确定浓度的HAuCl4水溶液中原位生长，将AuNPs负载到木棉纤维上。
在一些实施例中，金盐水溶液所采用的金盐包括氯金酸、二水四氯金酸钠中的至少一种。
在一些实施例中，金盐水溶液的浓度为0.1～0.4mM。
在一些实施例中，将木棉纤维加入至pH为3.5～4.5的金盐水溶液的步骤中，木棉纤维与金盐水溶液的质量体积比为(0.03～0.07)g:(25～35)mL。
具体的，金盐水溶液为氯金酸水溶液，并通过NaOH水溶液调节氯金酸水溶液的pH为3.5～4.5。
在一些实施例中，NaClO2水溶液的质量浓度为0.5～1.5％，NaClO2水溶液的pH为4～5。
具体的，在一些实施例中，在100ml去离子水中加入1g NaClO2，制备pH为4.5的NaClO2水溶液。
具体的，将NaClO2加入至水中然后加入酸性溶液调节pH为4～5，例如酸性溶液可采用HCl溶液、H2SO4溶液、HNO3溶液等。
在一些实施例中，将木棉纤维粉碎后，洗涤，然后加入至NaClO2水溶液的步骤中，木棉纤维与NaClO2水溶液的质量体积比为(0.5～2)g:(80～120)mL。
在一些实施例中，将木棉纤维粉碎后，洗涤，然后加入至NaClO2水溶液中，于70～90℃下保持1～3h，依次用去离子水和无水乙醇洗涤，再于50～80℃下烘干，即完成对木棉纤维的预处理。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种纳米金改性木棉纤维膜，采用上述的制备方法制备得到。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种上述的纳米金改性木棉纤维膜或在蒸汽产生、海水淡化、消毒杀菌中的应用。
以下进一步以具体实施例说明本申请的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法。本部分结合具体实施例进一步说明本发明内容，但不应理解为对本发明的限制。如未特别说明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本领域常规试剂、方法和设备。以下实施例中所用的木棉纤维采用市售木棉纤维，氯金酸(HAuCl4·4H2O)，购于阿拉丁(中国上海)；亚氯酸钠(NaClO2)、无水乙醇、氢氧化钠等化学试剂均为化学分析纯购于上海国药化学试剂有限公司。
实施例1
本申请实施例提供了一种纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、将木棉纤维置于高速粉碎机粉碎，然后用无水乙醇和去离子水冲洗，最后真空过滤回收，备用；
S2、在100ml去离子水中加入1g NaClO2，制备pH为4.5的NaClO2水溶液(加入HCl溶液调节pH为4.5)；
S3、将1g步骤S1中粉碎后的木棉纤维加入至NaClO2水溶液中，在100rpm的搅拌速度下于80℃下保持2h，再使用去离子水和无水乙醇洗涤木棉纤维，真空过滤收集预处理的木棉纤维，放入烘箱中60℃干燥2h；
S4、称取0.05g经过步骤S3预处理的木棉纤维，加入至30ml、PH＝4(用NaOH水溶液调节)、浓度为0.1mM的氯金酸水溶液中，并于90℃下反应1h，将反应后的木棉纤维混合溶液抽滤定型，在60℃的烘箱内放置2h烘干，得到一个厚度约1mm、直径约40mm的AuNPs/kapok膜，即为纳米金改性木棉纤维膜，记为Au/KF-0.1。
实施例2
本申请实施例提供的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤S4中，取0.05g经过步骤S3预处理的木棉纤维，加入至30ml、PH＝4、浓度为0.2mM的氯金酸水溶液中，其余工艺均与实施例1相同，最终制备得到的纳米金改性木棉纤维膜记为Au/KF-0.2。
实施例3
本申请实施例提供的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤S4中，取0.05g经过步骤S3预处理的木棉纤维，加入至30ml、PH＝4、浓度为0.3mM的氯金酸水溶液中，其余工艺均与实施例1相同，最终制备得到的纳米金改性木棉纤维膜记为Au/KF-0.3。
实施例4
本申请实施例提供的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，同实施例1，不同在于，步骤S4中，取0.05g经过步骤S3预处理的木棉纤维，加入至30ml、PH＝4、浓度为0.4mM的氯金酸水溶液中，其余工艺均与实施例1相同，最终制备得到的纳米金改性木棉纤维膜记为Au/KF-0.4。
将实施例1中经过步骤S3处理后的木棉纤维记为Au/KF-0，分别对实施例1～4中制备得到的纳米金改性木棉纤维膜Au/KF-0.1、Au/KF-0.2、Au/KF-0.3、Au/KF-0.4以及对比例1中木棉纤维Au/KF-0进行性能测试。
测试Au/KF-0.1、Au/KF-0.2、Au/KF-0.3、Au/KF-0.4、Au/KF-0的紫外-可见光谱(采用日本岛津的Solidspec-3700紫外-可见-近红外分光光度计测量)，结果如图1所示。
通过ICP测试了Au/KF-0.1、Au/KF-0.2、Au/KF-0.3、Au/KF-0.4、Au/KF-0中AuNPs含量与HAuCl4浓度的关系，结果如图2所示。其中电感耦合等离子体(ICP)用iCAP6300测量。
从图1中可以看出，Au/KF-0.1、Au/KF-0.2、Au/KF-0.3、Au/KF-0.4膜在540nm处有特征吸收峰，这归因于AuNPs的LSPR效应，证明AuNPs在木棉纤维上成功负载，AuNPs的负载量随着HAuCl4溶液浓度的增加而增加，并且存在聚集现象。AuNPs/kapok膜的这一特征峰随着AuNPs负载量的增加而减小。同时，由于AuNPs的增加和聚集，以及各向异性AuNPs的增加，导致该区域的整体峰值强度和背景强度增加，这有利于AuNPs/kapok膜的光吸收。随着AuNPs负载量的增加，AuNPs/kapok膜的颜色逐渐由浅白色变为深灰色，这与ICP结果一致。
通过进行ICP测试以定量确定纳米金改性木棉纤维膜中AuNPs的负载量。从图2中可以看出，Au/KF-0、Au/KF-0.1、Au/KF-0.2、Au/KF-0.3和Au/KF-0.4中AuNPs的含量分别为0mg、0.12mg、0.31mg、0.50mg和0.69mg，AuNPs的量与HAuCl4浓度的函数近似线性增加。
图3显示了Au/KF-0和Au/KF-0.4的扫描电子显微镜图像。具体的，图3中(A)、(B)、(C)为Au/KF-0的扫描电子显微镜图像，图3中(D)、(E)、(F)为Au/KF-0.4的扫描电子显微镜图像，图(F)中AuNPs用虚线框标出，图3中(G)Au、(H)C和(I)O元素是对Au/KF-0.4进行的能谱分析的图像。Au/KF-0(A)和Au/KF-0.4(D)中的插图为水接触角。
图4显示了Au/KF-0、Au/KF-0.4的SEM图像。具体的，图4中(A)为Au/KF-0内表面SEM图像，图4中(B)为Au/KF-0.4内表面SEM图像，图4中(C)、(D)为Au/KF-0外表面SEM图像，图4中(E)、(F)为Au/KF-0.4外表面SEM图像。
木棉纤维的典型管状结构如图3中(A)、(B)所示，其管腔直径约为20μm。AuNPs/kapok膜由管状木棉纤维组成，这种管状结构在木棉纤维上生长后得以保留。在加载AuNPs前后，制备的膜保持疏水性，AuNPs/kapok膜的水接触角均大于120°。例如，Au/KF-0由接触角为126.6°(图3中(A))的管状木棉纤维组成。在木棉纤维上加载AuNPs后，Au/KF-0.4呈现出非常相似的125.6°的接触角(图3中(D))，说明AuNPs的加载没有影响木棉纤维的疏水性，可以观察到，AuNPs均匀分布在木棉纤维的内外表面上(图3F，图4F)。木棉纤维的中空结构为AuNPs的原位生长提供了更多的表面，有助于纳米粒子的高负载量。其负载密度随着HAuCl4溶液浓度的增加而增加，而AuNPs保持一致。这一结果表明，AuNPs含量的增加和均匀聚集导致了AuNPs/kapok膜颜色的变化。同时，由于吸收截面的增加和入射能量的散射，AuNPs(>20nm)的尺寸和聚集的增加可能有利于光吸收，因此导致在光照射下产热的增加。
测试实施例Au/KF-0、Au/KF-0.1、Au/KF-0.2、Au/KF-0.3和Au/KF-0.4的的XPS光谱(X射线光电子能谱(XPS)分析通过ThermoScientificK-Alpha系统进行观测)，结果如图5所示。其中，在0～200ev处的放大XPS光谱如图6所示。
从图5～6中XPS谱图进一步证实了AuNPs在木棉纤维上的成功负载，与Au/KF-0相比，经过HAuCl4浓度处理的膜在85.0ev处显示出Au4f的峰，表明成功在木棉纤维上原位合成AuNPs。
在模拟太阳光氙灯(CEL-HXUV300-T3中国北京中教金源公司)光源下，测试了AuNPs/kapok膜的光热转换能力。模拟太阳光光强约为1kW m-2。利用热成像相机(FLIRONEPRO)每30s记录一次模拟阳光下AuNPs/kapok膜的温度上升情况，持续20min。AuNPs/kapok膜对水的蒸发能力是在模拟太阳光氙灯(CEL-HXUV300-T3中国北京中教金源公司)光源下完成测试的。在1-4kW m-2光强范围内，分别测试了相同的光强下纯水和加入Au/KF-0.4后水的蒸发情况。其温度变化情况是通过小型热成像仪((
PRO)记录的，测试时间为1h，每5min记录一次。为了测试AuNPs/kapok膜的重复使用能力，把用于蒸发后的Au/KF-0.4在60℃的烘箱内烘干后按上述步骤进行10次重复蒸汽产生的实验，发现其能具有重复使用能力。
木棉纤维膜上的AuNPs起到光热转换器的作用，增加AuNPs的负载量会有更高的转换效率。根据公式，α+ρ+τ＝1，α为吸光度，ρ为反射率，τ为透过率。如图7所示，比较了Au/KF-0和Au/KF-0.4的光吸收能力(使用连接到积分球(ISR-3100)的岛津UV3600分光光度计在280-2500nm范围内测量AuNPs/kapok膜的光学透射率和反射率光谱)。
从图7中可以看出，在500-2500nm的光谱范围内观察到Au/KF-0的有限光吸收，而Au/KF-0.4在整个光谱范围内实现了76.4％的光吸收。
在模拟太阳光照射下，进一步研究了木棉纤维膜的光热性能。具体的，在模拟太阳光氙灯(CEL-HXUV300-T3中国北京中教金源公司)光源下，测试了AuNPs/kapok膜的光热转换能力。模拟太阳光光强约为1kW m-2。利用热成像相机(FLIRONE PRO)每30s记录一次模拟阳光下AuNPs/kapok膜的温度上升情况，持续20min。
具体的，图8显示了AuNPs/kapok膜在1kW m-2(1sun)光照下0、3和10min的红外热成像图，图8中0mM、0.1mM、0.2mM、0.3mM、0.4mM分别表示Au/KF-0、Au/KF-0.1、Au/KF-0.2、Au/KF-0.3和Au/KF-0.4。
在1kw m-2光照条件下，对于负载有不同含量的AuNPs的AuNPs/kapok膜，测量温度与时间的函数，如图9所示。
从图9中可以看出，温度在最初的3min内迅速升高，随后随着照射时间的进一步延长而达到平稳状态。增加AuNPs的负载量导致更高的温度和更高的光热转换效率。因此，Au/KF-0.4用于以下蒸发能力研究。
Au/KF-0.4的水蒸气产生实验
AuNPs/kapok膜对水的蒸发能力是在模拟太阳光氙灯(CEL-HXUV300-T3中国北京中教金源公司)光源下完成测试的。
在1-4kW m-2光强范围内，分别测试了相同的光强下纯水和加入Au/KF-0.4后水的蒸发情况。其温度变化情况是通过小型热成像仪((
PRO)记录的，测试时间为1h，每5min记录一次。为了测试AuNPs/kapok膜的重复使用能力，把用于蒸发后的Au/KF-0.4在60℃的烘箱内烘干后按上述步骤进行10次重复蒸汽产生的实验，发现其能具有重复使用能力。
在蒸发过程中Au/KF-0.4能够浮在水面上而不下沉，因为它的密度比水小。参考图10所示，图中(A)为太阳模拟器关闭off和打开on，图中(B)为2kw m-2(2sun)光照下蒸汽逸出图片。在模拟阳光照射下，Au/KF-0.4表面形成大量的蒸汽成核点。经过初始过渡阶段后，有持续稳定的蒸汽逸出(图10(B)所示)。
Au/KF-0.4和纯水在1～4kW m-2(1～4sun)光照条件下水的质量损失随时间的关系图，如图11所示。在1～4kW m-2光照强度相同的情况下，水的质量损失保持不变，相比于纯水，加入纤维膜后在相同光强下水的质量损失明显大于纯水，而且随着光强增加，水的质量损失增加，证明了Au/KF-0.4可以用于太阳能蒸发。
采用以下公式计算太阳光热转换过程中的太阳蒸汽效率，
HLV＝hLV+Q,Q＝c(T1-T0)，其中
为溶液蒸发效率，kg·m-2 .h-1，HLV为液气相变焓，pin为太阳辐射在吸收面上的光功率密度。hLV为蒸发焓，Q为增加的显热，c为水的比热容，T1为蒸发温度，T0溶液初始温度。
图12显示了在不同光照强度下Au/KF-0.4的蒸发速率(图12中圆圈所示)和蒸发效率(图12中方形块所示)。从图12中可以看出，Au/KF-0.4的蒸发速率随光强的增加而增加。当光强为4kW m-2时，蒸发效率达到89％，且不随光强的进一步增加而增加。蒸发速率与蒸发效率之间的非线性关系是由于热运动或蒸汽温度的非线性变化引起的。
对Au/KF-0.4的重复使用性也进行了测试，具体的，Au/KF-0.4在4kW m-2光照条件下10次重复蒸发试验，结果如图13所示。
从图13中可以看出，Au/KF-0.4在10次循环后仍保持其优良的光热转换能力，这说明AuNPs改性木棉纤维膜具有良好的光热效率，具有产生界面太阳能蒸汽的巨大潜力。
综上所述，本申请的AuNPs/kapok膜是通过在木棉纤维外表面和内表面原位生长AuNPs制备的，AuNPs的加入并没有改变木棉纤维的中空结构，由于AuNPs具有较高的光热转换能力，制备的AuNPs/木棉膜表现出优异的光热转换性能，随着AuNPs含量的增加光热转换性能提高，所制备的功能膜具有密度低、孔隙率高、疏水性好、光热转换效率高等特点，该AuNPs/kapok膜可直接用于界面太阳蒸汽的产生，具有良好的重复使用性，表明木棉纤维是界面太阳蒸汽生成的合适支撑材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将木棉纤维加入至pH为3.5～4.5的金盐水溶液中，于温度为80～100℃下反应0.5～2h，过滤后，烘干，即得纳米金改性木棉纤维膜。
2.如权利要求1所述的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，其特征在于，将木棉纤维加入至pH为3.5～4.5的金盐水溶液之前还包括对木棉纤维进行预处理，预处理具体为：
将木棉纤维粉碎后，洗涤，然后加入至NaClO2水溶液中，于70～90℃下保持1～3h，洗涤，烘干，即完成对木棉纤维的预处理。
3.如权利要求1所述的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，其特征在于，所述金盐水溶液所采用的金盐包括氯金酸、二水四氯金酸钠中的至少一种。
4.如权利要求1所述的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，其特征在于，所述金盐水溶液的浓度为0.1～0.4mM。
5.如权利要求1所述的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，其特征在于，将木棉纤维加入至pH为3.5～4.5的金盐水溶液的步骤中，木棉纤维与金盐水溶液的质量体积比为(0.03～0.07)g:(25～35)mL。
6.如权利要求2所述的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，其特征在于，所述NaClO2水溶液的质量浓度为0.5～1.5％，所述NaClO2水溶液的pH为4～5。
7.如权利要求2所述的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，其特征在于，将木棉纤维粉碎后，洗涤，然后加入至NaClO2水溶液的步骤中，木棉纤维与NaClO2水溶液的质量体积比为(0.5～2)g:(80～120)mL。
8.如权利要求2所述的纳米金改性木棉纤维膜的制备方法，其特征在于，将木棉纤维粉碎后，洗涤，然后加入至NaClO2水溶液中，于70～90℃下保持1～3h，依次用去离子水和无水乙醇洗涤，再于50～80℃下烘干，即完成对木棉纤维的预处理。
9.一种纳米金改性木棉纤维膜，其特征在于，采用如权利要求1～8任一所述的制备方法制备得到。
10.一种如权利要求1～8任一所述的制备方法制备得到纳米金改性木棉纤维膜或权利要求9所述的纳米金改性木棉纤维膜在蒸汽产生、海水淡化、消毒杀菌中的应用。
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