一种用于太阳能驱动界面蒸发的ZSAS膜材料及制备方法

本发明涉及功能材料，特别涉及一种用于太阳能驱动界面蒸发的zsas膜材料及制备方法。

背景技术：

1、利用光催化剂对水体中的有机污染物进行光降解，因其高效、低成本以及能耗低的优点被广泛认可，具有潜在的光催化能力的半导体基材料得到了更多的研究。因此，将半导体基材料作为界面蒸发系统的光热材料，协同界面蒸发，对水中的有机污染物进行光降解得到了更多的关注。

2、作为一种具有层状结构的三元硫化物半导体材料，znin2s4具有合适的能带位置、稳定的化学性质以及无毒无污染的特点，因此在环保领域的应用潜力很大，另外，相比于其他的三元硫化物，znin2s4还具有更为广泛的原料来源，这使得其相对具有更高的成本效益。虽然znin2s4在可将光下具有较好的吸光性能，但是受限于较高的光生电子复合率，纯znin2s4的光催化效率并不理想。在目前的研究中，广泛认为将znin2s4与其他半导体构建异质结构能够有效的降低光生电子与空穴复合的趋势，从而提高催化活性和稳定性。此外，半导体与半导体之间的结合方式也是值得探究的，构建半导体的微观结构，尽可能的提高两种半导体之间的接触面积，能够最大程度地促进电子的转移和分离，缩短电子的转移距离，更有利于改善复合材料的催化性能。

3、传统的干法制备二氧化硅微球，如气相法和电弧法，制备的二氧化硅微球产品虽然纯度高、单分散性较好，但存在工艺操作复杂、对设备要求高、产量低、原料昂贵等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于太阳能驱动界面蒸发的zsas膜材料及制备方法，其优点是：本发明的制备工艺环保、简单、原料来源广、成本低，zsas膜用于太阳能驱动界面蒸发，蒸发速率快，光热转化性能和机械性能良好，还具备光催化性能和吸附作用，能有效地去除重金属污水和有机染料污水中的污染物，也能够有效地进行海水淡化且使用寿命长。

2、本发明的第一目的在于提供一种用于太阳能驱动界面蒸发的zsas膜的制备方法，包括如下步骤：s1：配制混合液：在超声状态下，将γ-巯丙基三甲氧基硅烷倒入去离子水中，搅拌均匀，得到γ-巯丙基三甲氧基硅烷与水混合液备用；

3、s2：配制乳浊液：向步骤s1中的混合液滴加nh3·h2o，搅拌均匀后获得白色的乳浊液；

4、s3：生产有机硅微球：将步骤s2中的乳浊液经过离心、洗涤和冷冻干燥后得到有机硅微球；

5、s4：在超声状态下，将乙二醇加入到去离子水中，超声分散5-20min，再将zncl2、incl3·4h2o、有机硅微球和柠檬酸钠溶解到溶液中，搅拌均匀后加入硫代乙酰胺，继续搅拌后制得混合物；

6、s5：将步骤s4中获得的混合物转移反应釜内，在110°-130℃下反应，反应结束后，将混合物离心并用去离子水和乙醇冲洗三次并冷冻干燥，获得znin2s4@sio2复合材料；

7、s6：将研磨后的活性炭粉末分散在hno3溶液中，搅拌8-14h，再用去离子水冲洗，干燥后备用；

8、s7：在超声条件下，将步骤s6中的活性炭粉末分散去离子水中，继续将海藻酸钠添加到上述溶液中混合搅拌，制得黑色水凝胶；

9、s8：将步骤s7中的黑色水凝胶，经冷冻、干燥后，制得黑色sa气凝胶；

10、s9：将步骤s5中znin2s4@sio2复合材料分散在cacl2溶液中，继续加入黑色sa气凝胶进行交联，反应结束后，浸泡在去离子水中，最后经过冷冻干燥后得到zsas膜。

11、本发明进一步设置为：在步骤s1中，所述γ-巯丙基三甲氧基硅烷为0.8-1.5g，所述搅拌的时间为1-1.5h。

12、本发明进一步设置为：在步骤s4中，所述nh3·h2o的质量百分比为26-30wt％。

13、本发明进一步设置为：所述有机硅微球为0.05-0.2g，所述搅拌的时间为20-50min，所述硫代乙酰胺为0.1-0.2g。

14、本发明进一步设置为：在步骤s5中，所述znin2s4@sio2复合材料具体为zs-1，zs-2，zs-3和zs-4。

15、本发明进一步设置为：在步骤s6中，所述hno3溶液的浓度为1.8-2.2mol/l，所述hno3溶液的容量为10-20ml。

16、本发明进一步设置为：在步骤s6中，所述干燥的温度为50-70℃，干燥时间为10-14h。

17、本发明进一步设置为：在步骤s7中，所述海藻酸钠的添加量为0.8-1.2g。

18、本发明进一步设置为：在步骤s9中，所述cacl2溶液的质量百分比为1.8-2.2wt％，所述cacl2溶液的的容量为8-12ml。

19、本发明的第二目的在于提供由前述的方法制得的zsas膜材料。

20、综上所述

21、1、本发明中首次在氨水营造的弱碱性环境中，γ-巯丙基三甲氧基硅烷水解产生表面携带巯基的有机硅微球(osms)；将氯化锌、氯化铟和柠檬酸钠溶解在乙二醇与超纯水的混合溶液中，构建弱碱性环境，再将osms和硫代乙酰胺(taa)分散溶解到上述溶液中，zn2+和in3+与巯基反应被固定在osms表面，利用taa在碱性环境中水解产生的s2-在osms表面原位自组装成znin2s4，通过冷冻干燥得到znin2s4@sio2复合材料。将znin2s4@sio2复合材料分散在cacl2溶液中，利用海藻酸钠气凝胶交联的化学反应将复合材料加载到气凝胶表面，冻干，得到zsas界面蒸发膜。

22、2、本发明的制备工艺环保、简单、原料来源广、成本低，zsas膜用于太阳能驱动界面蒸发，蒸发速率快，光热转化性能和机械性能良好，还具备光催化性能和吸附作用，能有效地去除重金属污水和有机染料污水中的污染物，也能够有效地进行海水淡化且使用寿命长。

23、3、本发明制备的zsas膜用于太阳能驱动界面水蒸发，蒸发速率快，光热转化性能和机械性能良好。

24、4、本发明制备的zsas膜能够很好的去除海水中的主要离子且使用寿命长，还能够很好的适应多种盐浓度的盐水环境。

25、5、本发明制备的zsas膜具备良好的光催化性能以及吸附作用，对重金属污水和有机染料污水中的污染物均能实现有效的去除。

技术特征：

1.一种用于太阳能驱动界面蒸发的zsas膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能驱动界面蒸发的zsas膜的制备方法，其特征在于：在步骤s1中，所述γ-巯丙基三甲氧基硅烷为0.8-1.5g，所述搅拌的时间为1-1.5h。

3.根据权利要求1所述的一种用于太阳能驱动界面蒸发的zsas膜的制备方法，其特征在于：在步骤s4中，所述nh3·h2o的质量百分比为26-30wt％。

4.根据权利要求1所述的一种用于太阳能驱动界面蒸发的zsas膜的制备方法，其特征在于：所述有机硅微球为0.05-0.2g，所述搅拌的时间为20-50min，所述硫代乙酰胺为0.1-0.2g。

5.根据权利要求1所述的一种用于太阳能驱动界面蒸发的zsas膜的制备方法，其特征在于：在步骤s5中，所述znin2s4@sio2复合材料具体为zs-1，zs-2，zs-3和zs-4。

6.根据权利要求1所述的一种用于太阳能驱动界面蒸发的zsas膜的制备方法，其特征在于：在步骤s6中，所述hno3溶液的浓度为1.8-2.2mol/l，所述hno3溶液的容量为10-20ml。

7.根据权利要求1所述的一种用于太阳能驱动界面蒸发的zsas膜的制备方法，其特征在于：在步骤s6中，所述干燥的温度为50-70℃，干燥时间为10-14h。

8.根据权利要求1所述的一种用于太阳能驱动界面蒸发的zsas膜的制备方法，其特征在于：在步骤s7中，所述海藻酸钠的添加量为0.8-1.2g。

9.根据权利要求1所述的一种用于太阳能驱动界面蒸发的zsas膜的制备方法，其特征在于：在步骤s9中，所述cacl2溶液的质量百分比为1.8-2.2wt％，所述cacl2溶液的的容量为8-12ml。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法制得的zsas膜材料。

技术总结
本发明公开了一种用于太阳能驱动界面蒸发的ZSAS膜材料及制备方法，应用在功能材料技术领域，其技术方案要点是：S1：配制混合液：在超声状态下，将γ‑巯丙基三甲氧基硅烷倒入去离子水中，搅拌均匀，得到γ‑巯丙基三甲氧基硅烷与水混合液备用；S2：配制乳浊液：向步骤S1中的混合液滴加NH<subgt;3</subgt;·H<subgt;2</subgt;O，搅拌均匀后获得白色的乳浊液；具有的技术效果是：本发明的制备工艺环保、简单、原料来源广、成本低，ZSAS膜用于太阳能驱动界面蒸发，蒸发速率快，光热转化性能和机械性能良好，还具备光催化性能和吸附作用，能有效地去除重金属污水和有机染料污水中的污染物，也能够有效地进行海水淡化且使用寿命长。

技术研发人员：王亮,方昆,杨胜洋
受保护的技术使用者：南京科技职业学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15