500℃的高温火枪对附有纳米颗粒的纤维表面进行烘烤碳化，使碳化时长t与纤维表面s的比t:s＝2-4s/m2，碳化层的厚度为0.1-0.2cm，最终得到表面呈黑色的垂直排列的纤维束；
[0012]
步骤7：用水对步骤6中得到的纤维束表面进行多次冲洗，然后将其放置于鼓风干燥箱中，设置温度为50-60℃，直至完全烘干，将其取出，最终得到在垂直排列纤维上组装纳米颗粒制备抗盐蒸发器。
[0013]
所述能够捕获太阳能的纳米颗粒是指能够吸收太阳光转化为热能的所有纳米颗粒，包括：荧光碳点、粒径不大于50nm的金属氧化物及有机聚合物导电纳米颗粒。
[0014]
所述极性溶剂为水、乙醇、甲醇或二甲基甲酰胺。
[0015]
所述垂直排列的纤维为醋酸纤维或聚丙烯纤维。
[0016]
采用本发明公开方法得到的蒸发器在太阳能驱动淡化海水过程中具有较好的循环稳定性和耐盐能力，在高浓度盐水中表现出的蒸发速率和光热转化效率优于已报道的碳纳米管、石墨烯等材料，能够从海水、污水中长期高效地提取清洁水。
附图说明
[0017]
图1为本发明在垂直排列纤维上组装纳米颗粒制备耐盐蒸发器的流程图；
[0018]
图2为采用本发明方法制备的耐盐蒸发器的俯视扫描电镜照片；
[0019]
图3为在一个标准太阳光照射下，采用本发明方法制备的耐盐蒸发器水的蒸发量随光照时间变化的关系；
[0020]
图4为随着光照强度增加，采用本发明方法制备的耐盐蒸发器在20wt％浓度盐溶液中的蒸发量随时间的变化情况；
[0021]
图5为在一个标准太阳光照射下，采用本发明方法制备的耐盐蒸发器在不同浓度盐溶液中的水蒸发速率；
[0022]
图6为在一个标准太阳光照射下，采用本发明方法在20wt％浓度盐溶液中蒸发速率的循环稳定性。
具体实施方式
[0023]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述：
[0024]
在垂直排列纤维上组装纳米颗粒制备抗盐蒸发器的方法采用以下步骤：
[0025]
步骤1：选用颗粒尺寸小于50nm，且能够捕获太阳能的纳米颗粒作为光热转化剂；
[0026]
步骤2：把步骤1中a g的纳米颗粒均匀分散在b ml极性溶剂中，并将分散有纳米颗粒的极性溶液静置30min，配置成分散液，其中，a:b＝20-30g/l；
[0027]
步骤3：将垂直排列的纤维制成表面为规则形状的纤维束，纤维束的质量为c g，体积为v cm3，c:v＝0.13-0.15g/cm3；所述规则形状包括：长方形、圆形或梯形；
[0028]
步骤4：将步骤3中制成的纤维束放置于水中浸泡，使纤维束吸附水的质量d g与纤维束的质量比达到d:c＝9.6-11.4；
[0029]
步骤5：将步骤4中吸附了水的纤维束垂直放置，将步骤2配置的溶质质量为a g的分散液均匀涂在纤维束的上表面，使分散液在纤维束上的渗透厚度为0.2-0.5cm，并使纳米颗粒负载量达到e:s＝100-130g/m2，然后将表面附有纳米颗粒的纤维束放置于鼓风干燥箱中，设置温度为50-60℃，直至完全烘干；其中，s为纤维束表面积；
[0030]
步骤6：将步骤5完全烘干的附有纳米颗粒的纤维束取出，用火焰外焰温度为400-500℃的高温火枪对附有纳米颗粒的纤维表面进行烘烤碳化，使碳化时长t与纤维表面s的比t:s＝2-4s/m2，碳化层的厚度为0.1-0.2cm，最终得到表面呈黑色的垂直排列的纤维束；
[0031]
步骤7：用水对步骤6中得到的纤维束表面进行多次冲洗，然后将其放置于鼓风干燥箱中，设置温度为50-60℃，直至完全烘干，将其取出，最终得到在垂直排列纤维上组装纳米颗粒制备抗盐蒸发器。
[0032]
所述能够捕获太阳能的纳米颗粒是指能够吸收太阳光转化为热能的所有纳米颗粒，包括：荧光碳点、粒径不大于50nm的金属氧化物及有机聚合物导电纳米颗粒。
[0033]
所述极性溶剂为水、乙醇、甲醇或二甲基甲酰胺。
[0034]
所述垂直排列的纤维为醋酸纤维或聚丙烯纤维。
[0035]
实施例1
[0036]
在垂直排列纤维上组装纳米颗粒制备抗盐蒸发器的方法采用以下步骤：
[0037]
步骤1：选用煤沥青荧光碳点作为光热转化剂；
[0038]
步骤2：把步骤1中0.25g的纳米颗粒均匀分散在10ml极性溶剂中，并将分散有纳米颗粒的极性溶液静置30min，配置成分散液；
[0039]
步骤3：将垂直排列的纤维制成表面为规则形状的纤维束，纤维束的质量为0.52g，体积为3.71cm3；所述规则形状为圆形；
[0040]
步骤4：将步骤3中制成的纤维束放置于水中浸泡，使纤维束吸附水的质量5.62g与纤维束的质量比达到d:c＝10.8；
[0041]
步骤5：将步骤4中吸附了水的纤维束垂直放置，将步骤2配置的溶质质量为0.25g的分散液均匀涂在纤维束的上表面，使分散液在纤维束上的渗透厚度为0.4cm，并使纳米颗粒负载量达到e:s＝120g/m2，然后将表面附有纳米颗粒的纤维束放置于鼓风干燥箱中，设置温度为55℃，直至完全烘干；其中，s为纤维束表面积；
[0042]
步骤6：将步骤5完全烘干的附有纳米颗粒的纤维束取出，用火焰外焰温度为450℃的高温火枪对附有纳米颗粒的纤维表面进行烘烤碳化，使碳化时长t与纤维表面s的比t:s＝3s/m2，碳化层的厚度为0.2cm，最终得到表面呈黑色的垂直排列的纤维束；
[0043]
步骤7：用水对步骤6中得到的纤维束表面进行多次冲洗，然后将其放置于鼓风干燥箱中，设置温度为55℃，直至完全烘干，将其取出，最终得到在垂直排列纤维上组装纳米颗粒制备抗盐蒸发器。
[0044]
上述方法在垂直排列纤维上组装纳米颗粒制备耐盐蒸发器的流程图如图1所示。图2为采用本发明方法制备的耐盐蒸发器的俯视扫描电镜照片；从图中可以看出，蒸发器表面纤维端部发生了融化使得纳米颗粒与纤维牢固的结合在了一起。图3为在一个标准太阳光照射下，采用本发明方法制备的耐盐蒸发器水的蒸发量随光照时间变化的关系；从图中可以看出，在1个标准太阳光照射下，采用本发明方法制备的耐盐蒸发器的蒸发速率为2.6kg m-2
h-1
。图4为随着光照强度增加，采用本发明方法制备的耐盐蒸发器在20wt％浓度盐溶液中的蒸发量随时间的变化情况；从图中可以看出，采用本发明方法制备的耐盐蒸发器在20wt％浓度盐溶液中蒸发速率随光强依次递增，在5倍光强下蒸发速率超过在1个标准太阳光下的3倍，表明采用本发明制备的耐盐蒸发器在不同光照强度下下具有较强的适应能力。图5为在一个标准太阳光照射下，采用本发明方法制备的耐盐蒸发器在不同浓度盐溶
液中的水蒸发速率；从图中可以看出，在一个标准太阳光照射下，采用本发明制备的耐盐蒸发器在不同浓度盐溶液中的水蒸发速率保持稳定，在20wt％接近饱和的盐溶液中蒸发速率仍不衰减，表明采用本发明制备的耐盐蒸发器具有较强的耐盐能力。图6为在一个标准太阳光照射下，采用本发明方法在20wt％浓度盐溶液中蒸发速率的循环稳定性。从图中可以看出，在一个标准太阳光照射下，采用本发明方法制备的耐盐蒸发器在20wt％浓度盐溶液中循环蒸发16次，蒸发速率没有明显下降，表明采用本发明制备的耐盐蒸发器可以反复利用。
技术特征：
1.在垂直排列纤维上组装纳米颗粒制备抗盐蒸发器的方法，其特征在于：采用以下步骤：步骤1：选用颗粒尺寸小于50nm，且能够捕获太阳能的纳米颗粒作为光热转化剂；步骤2：把步骤1中a g的纳米颗粒均匀分散在b ml极性溶剂中，并将分散有纳米颗粒的极性溶液静置30min，配置成分散液，其中，a:b＝20-30g/l；步骤3：将垂直排列的纤维制成表面为规则形状的纤维束，纤维束的质量为c g，体积为v cm3，c:v＝0.13-0.15g/cm3；所述规则形状包括：长方形、圆形或梯形；步骤4：将步骤3中制成的纤维束放置于水中浸泡，使纤维束吸附水的质量d g与纤维束的质量比达到d:c＝9.6-11.4；步骤5：将步骤4中吸附了水的纤维束垂直放置，将步骤2配置的溶质质量为a g的分散液均匀涂在纤维束的上表面，使分散液在纤维束上的渗透厚度为0.2-0.5cm，并使纳米颗粒负载量达到e:s＝100-130g/m2，然后将表面附有纳米颗粒的纤维束放置于鼓风干燥箱中，设置温度为50-60℃，直至完全烘干；其中，s为纤维束表面积；步骤6：将步骤5完全烘干的附有纳米颗粒的纤维束取出，用火焰外焰温度为400-500℃的高温火枪对附有纳米颗粒的纤维表面进行烘烤碳化，使碳化时长t与纤维表面s的比t:s＝2-4s/m2，碳化层的厚度为0.1-0.2cm，最终得到表面呈黑色的垂直排列的纤维束；步骤7：用水对步骤6中得到的纤维束表面进行多次冲洗，然后将其放置于鼓风干燥箱中，设置温度为50-60℃，直至完全烘干，将其取出，最终得到在垂直排列纤维上组装纳米颗粒制备抗盐蒸发器。2.根据权利要求1所述的在垂直排列纤维上组装纳米颗粒制备抗盐蒸发器的方法，其特征在于：所述能够捕获太阳能的纳米颗粒是指能够吸收太阳光转化为热能的所有纳米颗粒，包括：荧光碳点、粒径不大于50nm的金属氧化物及有机聚合物导电纳米颗粒。3.根据权利要求1所述的在垂直排列纤维上组装纳米颗粒制备抗盐蒸发器的方法，其特征在于：所述极性溶剂为水、乙醇、甲醇或二甲基甲酰胺。4.根据权利要求1所述的在垂直排列纤维上组装纳米颗粒制备抗盐蒸发器的方法，其特征在于：所述垂直排列的纤维为醋酸纤维或聚丙烯纤维。
技术总结
本发明公开一种在垂直排列纤维上组装纳米颗粒制备耐盐蒸发器的方法，该方法将颗粒尺寸小于50nm，且能够捕获太阳能的纳米颗粒作为光热转化剂分散在极性溶剂中，并将分散液渗透在规则形状的纤维束中，通过烘烤碳化获得耐盐蒸发器。采用本发明公开方法得到的蒸发器在太阳能驱动淡化海水过程中具有较好的循环稳定性和耐盐能力，在高浓度盐水中表现出的蒸发速率和光热转化效率优于已报道的碳纳米管、石墨烯等材料，能够从海水、污水中长期高效地提取清洁水。清洁水。清洁水。
技术开发人、权利持有人：胡胜亮 周浩阳 常青 薛超瑞 杨金龙
