二硒化铁/炭黑光热材料及其制备方法、海水蒸发装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种二硒化铁/炭黑光热材料及其制备方法、海水蒸发装置，所述光热材料包括二硒化铁和炭黑。二硒化铁/炭黑光热材料的制备方法如下：步骤（1）、将硒粉、硝酸铁、水合肼和水按照一定比例进行混合，搅拌得到混合溶液；步骤（2）、将步骤（1）所得混合溶液加入反应容器中进行水热反应，水热反应的温度为120

【技术实现步骤摘要】
二硒化铁/炭黑光热材料及其制备方法、海水蒸发装置


[0001]本专利技术属于海水淡化
，涉及二硒化铁/炭黑光热材料及其制备方法、海水蒸发装置。

技术介绍

[0002]太阳能是一种可再生能源，具有清洁环保可持续的优点。因此利用太阳能蒸发提取淡水，是缓解能源危机和淡水危机最长期有效的方式。利用太阳能进行蒸发的过程中起到决定性作用的是光热材料，将太阳能转化为热能用于产生蒸汽。其中，半导体材料价格低廉，制备简单，且具有高度可调的能带带隙，在一定波长范围内展示出较强的吸收峰，被广泛作为光热材料。然而，理想的太阳能水蒸发材料需要在全光谱范围内对太阳光都有较强的吸收率，才能最大程度的提升光热转换效率，实现工业化应用。通常情况下，大部分半导体材料受带隙影响，吸光范围较窄，仅在特定波长范围内展现出较强吸收。
[0003]在改进光热材料性能的同时，将所产生的热能最大化应用于蒸发提高整体蒸发速率，取决于太阳能蒸发系统。蒸发系统需要具有优良的热管理能力减少热损失，和快速的水运输速度以供于高效的蒸发速率。因此，有必要合成新型复合光热材料，同时开发一种海水蒸发装置，对于减少热损失，提高海水蒸发速率至关重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供一种二硒化铁/炭黑光热材料及其制备方法、海水蒸发装置，本装置通过采用一种新型光热材料，从而提高光吸收性能和光热转换效率，同时采用一种新型结构的海水蒸发装置，对于减少热损失，提高海水蒸发速率至关重要。
[0005]本专利技术的目的之一是提供一种二硒化铁/炭黑光热材料，所述光热材料包括二硒化铁和炭黑，二硒化铁和炭黑的摩尔比为0.5
‑
1.5：1，所述二硒化铁通过静电吸附作用进行结合负载在所述炭黑上。
[0006]本专利技术的目的之二是提供一种二硒化铁/炭黑光热材料的制备方法，包括如下制备步骤：步骤（1）、将硒粉、硝酸铁、水合肼和水按照一定比例进行混合，搅拌得到混合溶液；步骤（2）、将步骤（1）所得混合溶液加入反应容器中进行水热反应，水热反应的温度为120
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200 ℃，反应时间为6
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24 h；步骤（3）、水热反应结束后，固液分离得到二硒化铁；步骤（4）、将步骤（3）所得到的所述二硒化铁与碳黑、水按照一定比例混合，搅拌得到均匀溶液；步骤（5）、将步骤（4）所得的溶液进行固液分离得到所需光热材料。
[0007]作为优选方案，所述步骤（3）和步骤（5）的固液分离方法均采用离心工序，所述离心工序的条件为：离心速度为8000
‑
10000 r/min，离心持续5~8 min。
[0008]作为优选方案，所述固液分离方法采用的洗涤剂为乙醇的水溶液。
[0009]作为优选方案，所述固液分离后采用如下干燥条件进行干燥工艺：负压为0.06
‑
0.08 MPa，干燥温度为80 ℃以下，干燥时间为8
‑
12 h。
[0010]作为优选方案，所述步骤（1）的具体步骤如下：步骤11、将硝酸铁按照一定比例加入到去离子水中，搅拌得到硝酸铁溶液；步骤12、将硒粉按照一定比例加入到水合肼溶液中，搅拌得到硒粉和水合肼的混合溶液；步骤13、向步骤11所得到的硝酸铁溶液中滴加步骤12所得到的硒粉和水合肼的混合溶液，搅拌得到目标混合溶液。
[0011]作为优选方案，步骤11、将硝酸铁按照一定比例加入到去离子水中，在15
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30 ℃温度下搅拌5min以上得到硝酸铁溶液；步骤12、将硒粉按照一定比例加入到水合肼溶液中，在15
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30 ℃搅拌5min以上得到硒粉和水合肼的混合溶液；步骤13、向步骤11所得到的硝酸铁溶液中滴加步骤12所得到的硒粉和水合肼的混合溶液，在15
‑
30 ℃搅拌15min以上得到目标混合溶液。
[0012]本专利技术的目的之三是提供一种海水蒸发装置，包括输水件和蒸发件，所述输水件位于蒸发件下方并与蒸发件相连，输水件具有一维运输水通道，且能够实现将待蒸发的海水通过所述一维运输水通道自下而上进行运输，所述蒸发件的锥形顶面涂覆有一层上述所述的光热材料，光热材料形成的蒸发界面用于将太阳能转化为热能，以供海水蒸发所需热量。
[0013]作为优选方案，所述蒸发件采用醋酸纤维素膜或偏氟乙烯膜的纤维滤纸中的至少一种。
[0014]作为优选方案，所述输水件采用棉棒或吸水纤维中的至少一种。
[0015]有益效果其一、本方案提供一种光热材料，将二硒化铁与炭黑通过静电吸附作用进行结合，提升二硒化铁受带隙的影响紫外区域的吸收光强度，实现二硒化铁光热转换效率高和炭黑吸收光谱范围广等优点的有效结合，具有优异的光热性能。优化了光热材料的制备工艺，本方案采用的光热材料经过特殊的工艺制备，并严格控制水热反应的温度和时间，采用特定比例的二硒化铁与炭黑进行自助装，同时采用常温水搅拌处理和时效处理工艺，本方案的制备工艺不仅原料来源广泛，而且成本低廉易组装，在太阳能海水蒸发过程中环保清洁无污染。
[0016]其二、本方案，主要包括蒸发件和输水件，其中蒸发件为三维锥形结构，通过在蒸发的锥形顶面上形成三维伞形空气
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水蒸发界面层将热能定位于蒸发表面，减少热损失，独有的伞形特征增大蒸发表面积，表层负载光热材料之后，具有粗糙的表面提高光吸收。一维运输水通道快速吸收海水，通过毛细作用将海水及时运输到蒸发表面，实现蒸发速度和运输水速度相匹配，独特的运输水通道垂直排列结构快速运输水效果抑制海水中的盐分结晶堵塞通道，同时，作为隔热装置，将热量集中于蒸发界面，实现太阳能转化为热能的充分利用，不仅能够增强光吸收和光热转换效率，而且具有优异的热管理性能，提高海水蒸发速率。
附图说明
[0017]图1为光热材料二硒化铁/炭黑的合成原理图；图2 为光热材料二硒化铁的扫描电镜图；图3为光热材料炭黑的扫描电镜图；图4为二硒化铁/炭黑的扫描电镜图；图5为光热材料二硒化铁/炭黑的透射电镜图1；图6为光热材料二硒化铁/炭黑的透射电镜图2；图7为醋酸纤维素膜的扫面电镜图；图8为棉棒的扫面电镜图；图9为本专利技术实施例1的二硒化铁/炭黑水溶液的升温曲线；图10为本专利技术实施例2的二硒化铁/炭黑水溶液的升温曲线；图11为本专利技术实施例3的二硒化铁/炭黑水溶液的升温曲线；图12为本专利技术实施例1的光热材料二硒化铁/炭黑负载的伞形海水蒸发装置的蒸汽产生曲线；图13为本专利技术实施例2的光热材料二硒化铁/炭黑负载的海水蒸发装置的蒸汽产生曲线；图14为实施例3的光热材料二硒化铁/炭黑负载的海水蒸发装置的蒸汽产生曲线；图15为实施例1的光热材料二硒化铁/炭黑负载的海水蒸发装置的模拟海水蒸发曲线；图16为实施例1的光热材料二硒化铁/炭黑负载的海水蒸发装置的真实海水蒸发曲线；图17为对比例1的光热材料二硒化铁水溶液的升温曲线；图18为对比例2光热材料炭黑水溶液的升温曲线；图19为对比例1光热材料二硒化铁负载的海水蒸发装置的蒸汽产生曲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二硒化铁/炭黑光热材料，其特征在于，所述光热材料包括二硒化铁和炭黑，二硒化铁和炭黑的摩尔比为0.5
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1.5：1，所述二硒化铁通过静电吸附作用进行结合负载在所述炭黑上。2.一种二硒化铁/炭黑光热材料的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：步骤（1）、将硒粉、硝酸铁、水合肼和水按照一定比例进行混合，搅拌得到混合溶液；步骤（2）、将步骤（1）所得混合溶液加入反应容器中进行水热反应，水热反应的温度为120
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200 ℃，反应时间为6
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24 h；步骤（3）、水热反应结束后，固液分离得到二硒化铁；步骤（4）、将步骤（3）所得到的所述二硒化铁与碳黑、水按照一定比例混合，搅拌得到均匀溶液；步骤（5）、将步骤（4）所得的溶液进行固液分离得到所需光热材料。3.根据权利要求2所述的一种二硒化铁/炭黑光热材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）和步骤（5）的固液分离方法均采用离心工序，所述离心工序的条件为：离心速度为8000
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10000 r/min，离心持续5~8 min。4.根据权利要求3所述的一种二硒化铁/炭黑光热材料的制备方法，其特征在于：所述固液分离方法采用的洗涤剂为乙醇的水溶液。5.根据权利要求3所述的一种二硒化铁/炭黑光热材料的制备方法，其特征在于：所述固液分离后采用如下干燥条件进行干燥工艺：负压为0.06
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0.08 MPa，干燥温度为80 ℃以下，干燥时间为8
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12 h。6.根据权利要求2所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：程浩艳，胡浩，郁宁宁，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：