[發(fā)明專利]一種用于太陽能吸收劑的石墨烯微球及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710954380.6
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107655226A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高超;彭蠡
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州高烯科技有限公司
• 主分類號: F24S70/10
• 分類號: F24S70/10;C01B32/184
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 黃歡娣,邱啟旺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石墨烯材料領(lǐng)域，涉及一種用于太陽能吸收劑的石墨烯微球及其制備方法。

背景技術(shù)

石墨烯作為一種新的而且材料，在電學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域被廣泛關(guān)注。尤其是其大量的共軛結(jié)構(gòu)、極好的柔性、以及優(yōu)良的可改性能力，使得其在太陽能吸收方面具有良好的應(yīng)用前景。

專利20101059315 7.1《一種制備石墨烯粉體的方法》等利用先噴霧干燥后熱處理的方法得到石墨烯粉體，闡述了石墨烯粉體的制備方法。然而他們并未對石墨烯粉體進(jìn)行圍觀和宏觀結(jié)構(gòu)控制，進(jìn)而未能發(fā)現(xiàn)其在太陽能吸收方面的巨大應(yīng)用潛力。ZhouJun et.al.(ACS Appl.Mater.Interfaces 2017,9,15052-15057)等學(xué)者對石墨烯薄膜、氣凝膠等宏觀材料在太陽能吸收方面進(jìn)行了研究，但是都沒有涉及褶皺石墨烯微球在太陽能吸收方面的應(yīng)用。

為此，本專利提出了一種褶皺石墨烯增強(qiáng)太陽能吸收的概念，并將其成功運(yùn)用在超黑石墨烯微球上，用以提高太陽能吸收效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)不足，提供一種用于太陽能吸收劑的石墨烯微球及其制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種用于太陽能吸收劑的石墨烯微球，所述石墨烯微球由尺寸為100nm～100μm的單層石墨烯片皺褶而成，微球直徑為100nm～5μm，密度為0.04～0.1g/cm³，比表面積為10～1000m²/g，碳氧比為6～100。

進(jìn)一步地，所述石墨烯微球包覆有吸收助劑，所述吸收助劑為羧化碳管、納米炭黑中的一種或兩種。

一種用于太陽能吸收劑的石墨烯微球的制備方法，包括以下步驟：

(1)對尺寸為100nm～100μm的單層氧化石墨烯分散液進(jìn)行霧化干燥，得到氧化石墨烯微球。分散液中，氧化石墨烯的濃度為0.1-2mg/mL。

(2)將氧化石墨烯微球用氫碘酸等還原劑90-120度下蒸汽還原，時(shí)間為2-20h。

(3)還原的氧化石墨烯微球在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行熱處理，溫度為120-330度，維持時(shí)間為1-24h。

進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的氧化石墨烯分散液中含有吸收助劑，吸收助劑的質(zhì)量含量不大于氧化石墨烯質(zhì)量的10％。

進(jìn)一步地，所述吸收助劑由羧化碳管，納米炭黑組成，其中，納米炭黑的質(zhì)量含量不超過50％。

進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的霧化干燥為噴霧干燥或超生霧化。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通過調(diào)控溶液濃度調(diào)控石墨烯球大小/褶皺率，進(jìn)而減弱光反射率，增加光吸收率；通過調(diào)控還原程度，調(diào)控石墨烯光吸收寬度，進(jìn)而調(diào)控光的吸收率。

附圖說明

圖1是經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例1制備的超黑石墨烯微球的掃描電鏡圖。

圖2是經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例1制備的超黑石墨烯微球的光學(xué)照片。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，本實(shí)施例只用于對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容做出一些非本質(zhì)的改變和調(diào)整均屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1：

(1)對尺寸為100nm～1μm的單層氧化石墨烯分散液進(jìn)行噴霧干燥，得到氧化石墨烯微球。分散液中，氧化石墨烯的濃度為0.1mg/mL。

(2)將氧化石墨烯微球用氫碘酸在120度下蒸汽還原，時(shí)間為20h。

(3)還原的氧化石墨烯微球在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行熱處理，溫度為330度，維持時(shí)間為24h。

通過以上步驟，制備得到的石墨烯微球的直徑為100nm～200μm，密度為0.1g/cm³，比表面積為10m²/g，碳氧比為100。其吸光度達(dá)到89％。

實(shí)施例2：

(1)對尺寸為100μm～1μm的單層氧化石墨烯分散液進(jìn)行超生霧化，得到氧化石墨烯微球。分散液中，氧化石墨烯的濃度為2mg/mL。

(2)將氧化石墨烯微球用氫碘酸90度下蒸汽還原，時(shí)間為2h。

(3)還原的氧化石墨烯微球在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行熱處理，溫度為120度，維持時(shí)間為1h。

通過以上步驟，制備得到的石墨烯微球的直徑為1μm～5μm，密度為0.04g/cm³，比表面積為1000m²/g，碳氧比為6。其吸光度達(dá)到91％。

實(shí)施例3：

一種超黑石墨烯微球基太陽能吸收劑的制備方法，包括以下步驟：