掺杂态聚苯胺涂层微波辐射水蒸气生成性能研究

陈纤，白波，胡娜，王洪伦

(1.长安大学 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室，陕西 西安 710054；2.中科院西北高原生物研究所，青海 西宁 810001；3.青海省藏药研究重点实验室，青海 西宁 810001)

微波蒸汽生成技术可高效分离水和污染物[1]，被应用于海水淡化、废水净化，但目前此类研究较少[2-3]。聚苯胺(PANI)具有特殊共轭结构，且成本低、电导率可调节(通过控制掺杂剂、反应条件等)、稳定性好等，是理想的吸波材料[4-6]。掺杂态聚苯胺(Doped PANI)在电导率处于10-4～100 S/cm范围内具有良好的吸波特性[7]，且在盐酸或硫酸介质中形成三维多孔网络结构以促进蒸汽逸出[8]。掺杂态PANI难以与水分离，可将其固定在基体上以实现再循环[9]。滤纸亲水性强、成本低、有多孔结构，可作为基体。本研究制得掺杂态PANI涂层用于微波辐射生成水蒸气，以改善蒸发性能。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

苯胺、过硫酸铵(APS)、盐酸、硫酸、无水乙醇、氨水、亚甲基蓝、甲基橙、品红均为分析纯；聚乙烯醇(PVA)海绵，工业品；实验用水为去离子水。

JY20002分析天平；HJ-6A磁力搅拌器；SHB-Ⅲ循环水式真空泵；101-2AB电热恒温鼓风干燥箱；WD700S-1格兰仕微波炉；WJP75-91WJQ9型X射线衍射(XRD)仪；S-4800扫描电子显微镜(SEM)；FTIR System 2000傅里叶变换红外光谱仪；JC2000D-1接触角分析仪；安捷伦E5071C矢量网络分析仪(VNA)；CHAUVIN ARNOUX/CA73红外热像仪；MC126电导率仪；752N紫外分光光度计。

1.2 聚苯胺合成

0.05 mol苯胺单体分别分散到100 mL的 0.1 mol/L HCl溶液和1 mol/L H2SO4溶液中。在 5～10 ℃ 下于0.5 h内缓慢滴加50 mL的 0.1 mol/L APS水溶液，搅拌反应4 h，静置12 h。抽滤，多次清洗。滤饼于50 ℃下干燥24 h。研磨，得到PANI-HCl和PANI-H2SO4。

将上述掺杂态PANI与适量氨水混合至pH显中性，制得本征态聚苯胺(PANI-EB)。

1.3 聚苯胺涂层制备和3D蒸发装置组装

将样品粉末均匀分散在水溶液中，浸渍法使其分布在滤纸上，之后反复浸渍，使其分布均匀，得到聚苯胺涂层。……