[發明專利]一種兼具親水性和自漂浮性能的黑色復合材料及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710978826.9
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107572626B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 潘琰澤;王宗花;陳積世
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F103/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董潔

本發明公開了一種兼具親水性和自漂浮性能的黑色復合材料及制備方法和應用，該復合材料由疏水的碳材料和親水材料按一定比例混合后干燥制得。所述碳材料包括下述材料的一種或多種：石墨、膨脹石墨、石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯、木炭、碳化植物纖維。所述的親水材料包括下述材料的一種或多種：纖維素、紙纖維、羧甲基纖維素鈉、植物纖維。因該復合材料經過處理具有較強的光吸收性能，且兼具親水性和自漂浮性能，所以該材料可以直接以太陽能為能量進行水蒸發。該復合材料具有較高的光能利用率和水蒸發效率，且可以多次循環使用。故其可用于直接利用太陽能進行海水淡化和海水粗鹽提取等方面。

技術領域

本發明屬于光吸收領域，具體涉及一種兼具親水性和自漂浮性能的黑色復合材料及制備方法和應用。

背景技術

太陽能可謂取之不盡用之不竭，而海水更是人類資源的寶庫。另一方面在海水中提取各種鹽分也是當今制鹽業的主要方法。在日益突出的水資源缺乏問題下，直接利用太陽能進行水蒸發(曬水)方向的研究勢在必行。現階段已知道太陽能應用于海水淡化和純化，蒸餾和液相分離以及滅菌等方向。

直接利用太陽能進行海水淡化的效率在很大程度上取決于使用的材料對光能的吸收率以及對光能的利用率(將多少能量轉移到直接接觸的水中，從而促進水轉化成水蒸汽)。針對這一領域，現階段已在懸浮金屬納米顆粒、碳材料、等離子體等方向進行了探索，以提高光能利用率和水蒸汽轉化效率。

現階段直接利用太陽能照射進行海水淡化的技術，提高太陽能利用率及蒸汽轉化效率的途徑有兩種，一種是通過人造設備進行光能富集，另一種是采用復雜工藝制備的吸光材料，但這兩種方式的任何一種都需要較高的成本，因此開發成本相對較低，可以直接利用太陽能進行海水淡化的復合材料是當今海水淡化產業的一個主要研究方向。

發明內容

針對目前已有技術，本發明的目的是提供一種兼具親水性和自漂浮性能的復合材料及其制備方法，同時其在海水淡化、鹽提取等方面具有廣泛的應用前景。

為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明的第一個方面，提供一種兼具親水性和自漂浮性能的復合材料，該復合材料是由疏水的碳材料和親水材料按一定比例混合后干燥制得；所述碳材料為下述材料的一種或多種：石墨、膨脹石墨、石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯、木炭、碳化植物纖維；所述的親水材料為下述材料的一種或多種：纖維素、紙纖維、羧甲基纖維素鈉、植物纖維。

本發明的第二個方面，提供一種兼具親水性和自漂浮性能的復合材料的制備方法，步驟如下：

首先利用碳材料制備大尺寸碳材料，制備大尺寸碳材料分散液，所述碳材料為下述材料的一種或多種：石墨、膨脹石墨、石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯、木炭、碳化植物纖維；

然后將大尺寸碳材料分散液與親水材料分散液按照設定比例混合均勻，將其注入模具中，干燥，定型，所述親水材料為纖維素、紙纖維、羧甲基纖維素鈉、植物纖維中的一種或多種；

再通過還原劑或加熱還原復合材料中的大尺寸碳材料；

最后采用強氧化、高溫處理或官能團修飾方法對復合材料進行整體處理，得到兼具親水性和自漂浮性能的復合材料。

本發明的第三個方面，提供一種采用上述方法制備得到的兼具親水性和自漂浮性能的復合材料。

本發明的第四個方面，提供上述兼具親水性和自漂浮性能的復合材料作為光吸收體在海水淡化或海水粗鹽提取中的應用。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有如下有益效果：