聚合物_冬瓜基太阳能蒸发器的制备及性能研究.pdfVIP

摘要

对于全球迫切需要解决的水资源危机，开发用于生产淡水的高效绿色的技术至关重

要。太阳能界面蒸发技术因为其环境友好性和良好的可持续性而受到了广泛关注，太阳

能界面蒸发技术将太阳能蒸发过程限制在空气与水的界面，可大幅度提高蒸发效率，也

提高了太阳能在水净化领域的实际应用能力。蒸发过程中光热材料的选择至关重要，天

然生物质材料因其具有成本低、独特的毛细结构和高亲水性而被广泛应用，但天然生物

质材料本身光热性能差，而聚合物改性可以大大提高生物质材料的太阳能蒸发效率。围

绕这个想法，选择了冬瓜作为基底，用聚吡咯和聚多巴胺对其进行改性，并引入了银纳

米粒子以增强其抗菌性能，主要研究内容如下：

（1）以冬瓜为基底，通过简单的浸泡法用聚吡咯对其进行改性，成功制备了聚吡

咯/冬瓜蒸发器。利用XPS、FTIR、电镜等表征方法，研究了元素组成、微观形貌，进

行了蒸发性能、海水淡化性能、染料水净化性能的研究。在经过聚吡咯改性后，聚吡咯

/冬瓜的亲水性和光吸收能力大幅提高，在整个300-2500nm的波长范围内具有超过

2

90%的平均光吸收率，蒸发速率和效率达到了1.57kg/mh和77.3%，此外，聚吡咯/冬

瓜蒸发器不仅在长期循环利用（20个循环）和恶劣环境下（酸性、碱性和低温）表现

出显著的耐久性和稳定性，并且在染料水净化和海水淡化方面也表现出卓越的能力。

（2）以冬瓜为基底，通过简单的浸泡法用聚多巴胺和银纳米粒子对其进行改性，

成功制备了AgNPs-聚多巴胺/冬瓜蒸发器。利用XPS、FTIR、XRD、电镜等表征方法，

研究了元素构成和微观形貌，进行了蒸发性能、染料水净化性能、海水淡化性能和抗菌

性能的研究。由于聚多巴胺的强光吸收能力和银纳米粒子的等离子共振效应的光热协同

2

效应，AgNPs-聚多巴胺/冬瓜蒸发器的水蒸发速率和蒸发效率达到了1.70kg/mh和

83.21%，在耐久性和稳定性方面可以保持10次的稳定循环和恶劣环境（酸性、碱性和

低温）下的稳定蒸发；此外，经AgNPs-聚多巴胺/冬瓜蒸发器处理的染料水几乎不含污

染物，处理的实际海水也达到了WHO的标准；更重要的是，由于银纳米粒子的存在，

AgNPs-聚多巴胺/冬瓜蒸发器具有较强的抗菌性能，对大肠杆菌和葡萄球菌抑菌明显。

本研究制备的聚吡咯/冬瓜蒸发器和AgNPs-聚多巴胺/冬瓜蒸发器为提高太阳能吸

收能力和光热转换效率提供了一种有效的新方法，并且制备的蒸发器为解决淡水短缺问

题提供了可能性和潜力。

关键词：太阳能界面蒸发；冬瓜；聚合物；银纳米粒子

Preparationandperformanceofpolymer/waxgourd-basedsolarevaporator

Abstract

Thedevelopmentofefficientandgreentechnologiesforproducingfreshwateriscritical

totheglobalwatercrisis.Solarinterfaceevaporationtechnologyhasattractedextensive

attentionbecauseofitsenvironmentalfriendlinessandgoodsustainability.Solarinterface

evaporationtechnologywilllimitthesolarenergyevaporationprocesstotheinterface

betweenairandwater,whichcangreatlyimprove