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专利号: 2020108359751
申请人: 青岛科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种太阳能水蒸发用聚砜基光热转换复合膜,其特征在于,包括隔热层,和隔热层上表面的光热转换层,水输送通道分布在光热转换层中。

2.根据权利要求1所述的太阳能水蒸发用聚砜基光热转换复合膜,其特征在于,所述隔热层为溶剂挥发相转化法制备的胞腔状闭孔结构的聚砜膜,rGO包覆在PS微球表面形成rGO/PS微球作为负载在聚砜膜表面的光热转换层,rGO和PS微球之间形成水输送通道。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能水蒸发用聚砜基光热转换复合膜,其特征在于,所述光热转换层厚度为200~600μm,对太阳光吸收率为85~95%,光热转换层界面温度为65~80℃,能量转换效率为60~69%。

4.一种太阳能水蒸发用聚砜基光热转换复合膜的制备方法,其特征在于,首先采用溶剂挥发相转化法制备具有胞腔状闭孔结构的聚砜膜作为隔热层,然后经过真空辅助抽滤过程在膜表面沉积还原氧化石墨烯包覆的聚苯乙烯微球光热转换层。

5.根据权利要求4所述的太阳能水蒸发用聚砜基光热转换复合膜的制备方法,其特征在于,包括以下三个步骤:

(1)聚苯乙烯微球的制备:将一定质量的聚苯乙烯置于一定体积二氯甲烷中,通过搅拌使其完全溶解成为均匀的溶液;将一定质量聚乙烯吡咯烷酮置于一定体积去离子水中,在一定温度下进行加热直至完全溶解,待温度降至常温,将两溶液混合并置于均质器下搅拌一段时间,搅拌结束后混合溶液变为均匀的乳液,立即将乳液转移到通风橱中,在低温下搅拌一段时间,之后升温后再搅拌一段时间,让二氯甲烷慢慢挥发,避免加热过快导致的乳液表面成膜问题,二氯甲烷除干净后,聚苯乙烯溶液进行离心处理,通过三次的连续水洗过程除去大部分的PVP,将制备得到的溶液分散到水溶液中,即实现了聚苯乙烯微球的制备;

(2)具有胞腔状闭孔结构的聚砜基膜的制备:将一定质量的聚砜溶解在有机溶剂中,在一定加热温度下持续搅拌以形成均匀的铸膜液,常温静置一段时间,以彻底去除铸膜液中的气泡,之后将铸膜液倒至洁净的玻璃基板上,用金属刮刀将铸膜液铺展成初生液膜,之后将初生液膜置于空气中一定时间以使溶剂挥发,然后将相转化完成后的固体膜浸泡在去离子水中24h来去除残留在膜基体内的多余溶剂,将膜取出在室温下晾干以进一步使用;

(3)聚砜基光热转换复合膜的制备:将氧化石墨烯水分散液添加到步骤(1)中制备的聚苯乙烯微球水分散液中,经过超声处理,获得均匀的氧化石墨烯/聚苯乙烯水分散液,并且实现了氧化石墨烯对聚苯乙烯微球的包覆,之后量取一定体积的还原剂滴加到该分散液中,通过加热实现对氧化石墨烯的还原,最终形成了rGO/PS分散液,将rGO/PS分散液通过真空辅助抽滤过程沉积在聚砜膜基体上,成功制备rGO/PS@PSf光热转换复合膜。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能水蒸发用聚砜基光热转换复合膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的聚苯乙烯的质量为0.5~6g,PVP的质量为0.5~5g,二氯甲烷的体积为5~60mL,去离子水的体积为30~120mL,加热温度为35~50℃,在均质器下搅拌速度为500~3000rpm,搅拌时间为2~40min,在通风橱中先在20~50℃下搅拌100~160min,之后在30~60℃下搅拌40~80min,离心速度为800~2000r/min,离心时间为2-20min,步骤(1)中所述的聚苯乙烯微球的尺寸为1~15μm。

7.根据权利要求5所述的一种太阳能水蒸发用聚砜基光热转换复合膜的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述的聚砜树脂的质量份数为5~25,有机溶剂的质量份数为75~95,所述的有机溶剂为二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、氯仿和二氯甲烷中的一种或是任意两种的混合液。

8.根据权利要求5所述的一种太阳能水蒸发用聚砜基光热转换复合膜的制备方法,其特征在于,步骤2中所述的加热温度为45℃~90℃,加热时间为4~24h,搅拌速度为200~

450rpm,所述的初生液膜置于空气中溶剂挥发的时间为6~30h。

9.根据权利要求5所述的一种太阳能水蒸发用聚砜基光热转换复合膜的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述的具有胞腔状孔结构的聚砜基膜,膜厚度为100~600μm,膜上下表面无孔或有少量开孔,所述的胞腔状孔结构为闭孔,孔尺寸为2~20μm,所述的聚砜基膜-1 -1的导热系数为0.03~0.06W m K 。

10.根据权利要求5所述的一种太阳能水蒸发用聚砜基光热转换复合膜的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述的GO水分散液体积为2~6mL,浓度为1~6mg/mL,PS微球水溶液体积为2~7mL,浓度为0.01~0.08mg/mL,超声时间控制在10~60min,还原剂体积为20~60μL,浓度为20~60mg/mL,加热温度为70℃~90℃,加热时间为20~80min。