本发明涉及光热转换材料的清洁能源领域，特别是涉及一种协同提高光热性能的金属-炭复合材料的制备方法。
背景技术：
1、在全球范围内，由于家庭和工业废水未经处理即被排放，水质不断恶化，水资源短缺问题日益严重，海水淡化技术因此成为解决淡水需求的重要途径。然而，现有的传统海水淡化技术如反渗透(ro)和多级闪蒸(msf)方法，虽然已被广泛应用，但其高能耗和高成本限制了其大规模推广的可行性。因此，开发一种更高效、低成本且可持续的海水淡化技术显得尤为迫切。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源。在此背景下，利用各种材料的光热性能进行太阳能驱动的蒸发器应运而生。目前，具有光热功能的材料主要包括金属材料、有机高分子、无机半导体、炭基材料及二维材料如mxene等。结合已有的优异的太阳能水蒸发器，主要具有以下特点：宽光谱的光吸收能力、良好的热管理性能、适当的亲水性及水分蒸发性能。因此，制备具有优异光热转换性能、宽光谱范围以高效吸收太阳能，并快速将其转换为热能的光热材料，是太阳能水蒸发系统的关键所在。
2、炭材料因其宽光谱的光吸收范围、化学稳定性及高热导率等优点，成为现今光热领域的热门材料之一。将金属掺入炭材料中，使得复合材料拥有分子热运动及等离激元共振两种产热机制，研究发现金属与炭材料结合在光热性能上具有协同提高效果。文献“biomass-derived photothermal carbon aerogel for efficient solar-drivenseawater desalination.journal of environmental chemical engineering 2023,11(2),109295”中，作者将聚多巴胺、铜纳米颗粒及细菌纤维素纳米纤维通过冷冻干燥及炭化处理后，制备了3d光热碳气凝胶。由于碳气凝胶独特的结构和cunps协同作用，材料在一个太阳光照射下，光热转换效率达到115.36％，水蒸发率为2.07kg/(m2·h)。文献“development of a general fabrication strategy for carbonaceous noble metalnanocomposites with photothermal property”中，作者通过水热法将贵金属与炭材料结合合成了au@c或ag@c纳米结构，表现出较好的光热性能，同时调控碳壳的厚度可以改变复合材料的光热性能。
3、本发明采用静电纺丝法或溶液法将金属纳米颗粒与酚醛树脂复合，制备金属-炭纤维复合材料。通过优化工艺，确保纤维直径在2-5微米之间，使金属均匀分布于酚醛树脂中。为减少孔结构对材料光热性能的影响，对前驱体进行预氧化处理，从而提高材料的整体性能。实验结果表明，金属掺入有效提升了炭材料的光热效率，其中含铜的金属-炭复合材料在808nm激光照射下，光热转换效率最高达到65％，在一个太阳光照射下，水蒸发效率达到2.04kg/(m2·h)。
技术实现思路
1、本发明目的在于提供一种协同提高光热性能金属-炭复合材料的制备方法。
2、本发明所用的技术方案：一种协同提高光热性能的金属-炭复合材料的制备方法，具体步骤如下：
3、步骤一：将一定量的高聚物助纺剂溶于溶剂中，水浴搅拌一定时间，待溶液混合均匀降至室温后，加入一定量的碳源及纳米颗粒，室温下搅拌得到纺丝溶液。
4、步骤二：取一定量的上述纺丝液，在一定的电压条件下进行纺丝，再对其进行固化处理，得到金属-炭复合材料的前驱体。
5、步骤三：将金属-炭复合材料前驱体放入管式炉中，炭化处理后得到复合材料产物。
6、本发明有以下优点
7、(1)制备过程简单，制备周期短，所需试剂无害，溶剂为去离子水，对环境友好，采用静电纺丝技术可将材料均匀复合，产物收率高。
8、(2)本发明制备的金属-炭复合材料具有优异的光热转换效率。如表1所示。
9、(3)本发明制备的蒸发器件在一个太阳光照射下具有良好的水蒸发速率及蒸发效率。如图4所示。
1.一种金属-炭复合光热材料，其特征在于，所述的材料为纤维形态，由炭包覆纳米金属复合而成；所述的纤维直径为3～5um，所述的纳米金属颗粒为50nm。
2.根据权利要求1所述的金属-炭复合的光热材料，其特征在于，所述的光热材料为金属纳米颗粒掺杂的纤维结构，所述的金属为为al、cu、co、ni、fe、zn、ag、au和pt等。
3.根据权利要求1所述的金属-炭复合材料的制备，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的金属-炭复合的光热材料的制备方法，其特征在于：所述助纺剂为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮中至少一种，溶剂为去离子水、无水乙醇、四氢呋喃、n,n-二甲基吡咯烷酮中至少一种，第一步中所述的透明溶液中助纺剂占比为8～15％。
5.根据权利要求3所述的金属-炭复合的光热材料的制备方法，其特征在于：所述的水浴条件为50～100℃。
6.根据权利要求3所述的金属-炭复合的光热材料的制备方法，其特征在于：所述碳源为酚醛树脂、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯，聚乙烯醇中至少一种，第一步中所述的分散液中碳源与助纺剂的占比为1:1.5～1:3。
7.根据权利要求3所述的金属-炭复合的光热材料的制备方法，其特征在于：所述金属包括有al、cu、co、ni、fe、zn、ag、au、pt中至少一种，第一步中所述的分散液中金属与碳源的质量比为1:9～1:5。
8.根据权利要求3所述的金属-炭复合的光热材料的制备方法，其特征在于：第二步中固化处理过程中保温温度为100～300℃，保温时间为2～6h。
9.根据权利要求3所述的金属-炭复合的光热材料的制备方法，其特征在于：第三步中炭化处理温度为400～1000℃，升温速率为2～10℃/min，保温时间为2～8h。
10.权利要求1到9任意一项中所得到的金属-炭复合的光热材料在光热转换领域的应用，其中光热转换效率最好的达到30～80％，应用于水蒸发领域中，蒸发效率可达到80～160％。
