技术领域：

本发明涉及一种气凝胶-聚吡咯光热转化材料的制备方法及其应用。

背景技术：
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太阳光能作为一种清洁能源得到了广泛的应用，在目前光热转换材料中，碳材料因其具有良好的光吸收系数，稳定性高，光热性能优异得到了广泛的关注，但是由于其脆性大，难以成膜，且性能优异的碳材料价格偏高，难以生产，从而限制了以碳材料为母体的光热转换材料的实际应用。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种气凝胶-聚吡咯光热转化材料的制备方法及其应用，以壳聚糖和pva为基底，制备壳聚糖气凝胶，加入吡咯，用fecl3使其原位聚合并均匀附着在壳聚糖气凝胶上，得到气凝胶-聚吡咯光热转化材料，该材料结构稳定且具有优异的水热转化性能和吸光性能，可用做光热转化材料，应用于海水淡化，污水处理等场合。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种气凝胶-聚吡咯光热转化材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)常温下，将壳聚糖、聚乙烯醇(pva)和戊二醛混合搅拌，然后冷冻干燥，得到壳聚糖气凝胶；

2)将得到的壳聚糖气凝胶放置于fecl3溶液中完全浸润，加入吡咯，常温放置3-5小时之后用去离子水反复浸泡聚合反应后的气凝胶，直到气凝胶上附着的聚吡咯不再脱落。

优选地，步骤1)中壳聚糖、聚乙烯醇和戊二醛的质量比为(1-2)：(1.2-3.3):1。

壳聚糖、聚乙烯醇(pva)和戊二醛混合搅拌20-40分钟，然后冷冻干燥30-36小时，得到壳聚糖气凝胶。

步骤2)中吡咯与壳聚糖气凝胶、fecl3的的质量比为1：(0.2-0.3)：(5-10)。

壳聚糖含有氨基和羟基的活性基团，比表面积大，因而可做吸附材料，可以与重金属离子形成螯合物。

聚吡咯(ppy)易制备和掺杂、机械性能好、良好的环境稳定性、近红外吸收强，共轭结构中的π电子离域程度较高，既表现出足够的亲电子性，又表现出较低的电子解离能，具有宽泛的光谱吸收、高光热转换效率，是很好的界面太阳能水蒸发材料。

本发明以壳聚糖和pva为基底制备的壳聚糖气凝胶为多孔框架，兼具了壳聚糖和气凝胶的优点，提供了良好的亲水性能，增大了吸附容量并且可以作为承载光热材料的载体，将吡咯原位聚合并且附着在气凝胶的框架上，使得产品有良好的吸光性能和优异的水热转化性能，可用做光热转化材料，应用于海水淡化，污水处理等场合。

本发明还保护上述制备方法得到的气凝胶-聚吡咯光热转化材料及其应用。

本发明的有益效果如下：制备工艺简单，得到的产物结构稳定，有良好的吸光性能和优异的水热转化性能，可用做光热转化材料，应用于海水淡化，污水处理等场合。

附图说明：

图1为本发明实施例1制备的气凝胶-聚吡咯光热转化材料的傅里叶红外吸收光谱图；

图2为本发明实施例1制备的气凝胶-聚吡咯光热转化材料的紫外-可见光吸收光谱图；

图3为本发明实施例1制备的气凝胶-聚吡咯光热转化材料的蒸汽效果图；

其中，cs、壳聚糖气凝胶，cs-ppy、壳聚糖气凝胶。

具体实施方式：

以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例1：气凝胶-聚吡咯光热转化材料的制备方法

该方法包括以下步骤：

步骤一)合成壳聚糖气凝胶

1.1分别量取3ml1.5wt％壳聚糖溶液、1ml5wt％的pva和150ul戊二醛依次加入干净的小烧杯(壳聚糖、聚乙烯醇和戊二醛的质量比为1.2：1.33：1)。

1.2加入洁净的磁石，常温磁力搅拌30分钟。

1.3放入冷冻机冷冻干燥36小时。

步骤二)原位聚合

2.1将2.349g的fecl3·6h2o溶解在18ml的去离子水溶液中不停搅拌直到完全溶解得到fecl3溶液。

2.2将壳聚糖气凝胶放置于3mlfecl3溶液中完全浸润，再添加0.5ml新蒸馏的吡咯(吡咯与壳聚糖气凝胶的质量比为1：0.265)，封上保鲜膜，静置四小时。

2.3四小时以后用去离子水反复润洗浸泡聚合反应后的气凝胶，直至聚吡咯的小颗粒不再脱落，润洗之后的去离子水无色。

2.4将得到的气凝胶-聚吡咯光热转化材料放置过滤纸上吸水备用。

其傅里叶变换红外吸收光谱如图1所示，其紫外可见光吸收光谱如图2所示。由图1通过对比壳聚糖气凝胶和气凝胶-聚吡咯光热转化材料的红外峰，可以得出ppy原位生长在壳聚糖气凝胶的骨架上，得到气凝胶-聚吡咯光热转化材料。

如图2所示，本发明气凝胶-聚吡咯光热转化材料在200-2500nm波长范围内，对光的吸收率可达到95.99％，可以吸收大部分紫外-可见光区域波长的光，具有优异的光热转化性能。

参考文献peng-feiliu,leimiao.amimetictranspirationsystemforrecordhighconversionefficiencyinsolarsteamgeneratorunderone-sun[j].materialstodayenergy,2018,8:166-173测试材料的蒸汽效果，气凝胶-聚吡咯光热转化材料的蒸汽效果图如图3所示，在一小时内蒸汽速率可达0.42kgm-2h-1，说明其具有优异的水净化能力。