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随着现代工业的快速发展,淡水资源短缺和能源危机已成为威胁人类生存和发展的全球性问题。在能源短缺和环境保护的双重压力下,使用太阳能界面蒸发技术进行海水淡化对缓解淡水短缺问题具有重要的现实意义。光热转换材料作为太阳能界面蒸发系统的核心,其性能直接决定了蒸发效率的高低。研究者已经设计和制备了多种光热转换材料以提高太阳能界面蒸发性能,然而现有的光热转换材料仍存在制备成本高、工艺复杂和耐盐性能不佳等问题。因此,开发易制备、低成本、蒸发性能稳定和耐盐性能优异的光热转换材料是太阳能界面蒸发领域的研究重点。超交联聚合物(HCPs)是一类具有高比表面积和优异物理化学稳定性的多孔有机聚合物材料。HCPs可以通过Friedel-Crafts反应制备得到,且无需昂贵的原材料和催化剂。此外,HCPs在许多应用中表现出多孔结构可调节、隔热性能好以及易于修饰等优点,这为制备高性能光热转换材料提供了一种新的思路。基于此,本论文选用大宗化学品为单体,通过温和的合成和改性方法制备出一系列具有超亲水、低导热系数和优异光吸收性能的HCPs基光热转换材料,并对其太阳能界面蒸发性能、稳定性和耐盐性能进行了系统研究。论文研究的主要内容及结论如下:(1)选用苯乙烯为单体,二乙烯苯为交联剂,采用高内相乳液聚合法合成了具有大孔网络结构的聚合物前体Poly HIPE,将其置于1,2-二氯乙烷中溶胀,在交联剂和催化剂的作用下通过Friedel-Crafts烷基化反应得到了超交联聚合物HCP-Poly HIPE。HCP-Poly HIPE具有丰富的孔结构、优异的热稳定性和低的导热系数。经过亲水改性和碳黑层修饰后得到了光热转换材料C-M-HCP-Poly HIPE,其上层展现出高的光吸收能力,在200到2500 nm范围内的平均光吸收率为98%,下层表现出优异的亲水性能。以C-M-HCP-Poly HIPE作为太阳能界面蒸发器,在1 k W m-2光照下的能量转换效率可达88.04%。此外,基于M-HCP-Poly HIPE的超亲水和多孔特性,C-M-HCP-Poly HIPE在20 wt%Na Cl溶液中的能量转换效率达到83.37%。(2)分别以1,4-对二氯苄和α,α’-二溴对二甲苯为单体,以1,2-二氯乙烷为溶剂,在无水三氯化铁的催化作用下进行自缩聚反应,得到了两种超交联聚合物HCP-Cl和HCP-Br。HCP-Cl和HCP-Br具有丰富的孔隙和高的比表面积。经聚乙烯醇改性后,得到的PVA-HCP-Cl和PVA-HCP-Br表现出超亲水性能和良好的隔热性能。对PVA-HCPs的表面喷涂聚吡咯和Ag颗粒作为吸光层,制备得到了光热转换材料Ag/PPy-PVA-HCP-Cl和Ag/PPy-PVA-HCP-Br,其在200到2500 nm范围内的平均光吸收率为91%。在1 k W m-2的光照条件下,Ag/PPy-PVA-HCP-Cl和Ag/PPy-PVA-HCP-Br的能量转换效率分别为86.66%和87.39%。此外,由于Ag/PPy-PVA-HCP-Br的超亲水性和多孔结构,Ag/PPy-PVA-HCP-Br在20 wt%Na Cl溶液中的能量转换效率达到83.25%。(3)分别以苯和甲苯为单体,二甲氧基甲烷为外交联剂,通过Friedel-Crafts烷基化反应合成了两种超交联聚合物HCP-1和HCP-2。制备得到的HCPs具有较大的比表面积、低的表观密度和优异的热稳定性。HCP-1和HCP-2经海藻酸钠亲水改性和表面聚吡咯喷涂后,制备得到的PPy-M-HCP-1和PPy-M-HCP-2具有超亲水性能和优异的光吸收性能,其在200到2500 nm范围内的平均光吸收率可达95%。在1 k W m-2的光照条件下,PPy-M-HCP-1和PPy-M-HCP-2的能量转换效率分别为87.46%和87.58%。由于PP y-M-HCP-1和PP y-M-HCP-2均具有多孔结构和超亲水表面,它们在20 wt%Na C l溶液中的能量转换效率可达到85%以上。(4)分别以对苯二酚和苯酚为单体,在盐酸的催化作用下与甲醛进行溶剂热反应,得到了酚醛超交联聚合物PAHCP-1和PAHCP-2。PAHCP-1和PAHCP-2均具有超亲水性和优异的隔热性能。经过烟灰碳沉积后得到了光热转换材料C-PAHCP-1和C-PAHCP-2,C-PAHCPs在200到2500 nm范围内的平均光吸收率可达90%。在1 k W m-2的光照条件下,两种材料的能量转换效率分别为87.29%和87.86%,在20 wt%Na Cl溶液中,C-PAHCP-1和C-PAHCP-2的能量转换效率分别为81.24%和82.83%。此外,在自然光照下进行了户外蒸发实验发现,C-PAHCP-1和C-PAHCP-2仍具有较好的蒸发性能,表现出巨大的实际应用潜力。