[發明專利]納米金/石墨烯木質結構光熱轉換材料的制備方法

在審

• 申請號: 201811579900.0
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109607650A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 曹振興;左曉兵;方江宇;秦余楊;陳奠宇;仲偉仁;羅銘;左明明;袁鳳;陳宇凡
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;B27K3/08;B27K3/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張俊范

本發明公開了納米金/石墨烯木質結構光熱轉換材料的制備方法，包括步驟：步驟1、氧化石墨烯加蒸餾水緩慢稀釋至2～5mg/ml；步驟2、將一定量氯金酸加入步驟1得到的氧化石墨烯溶液中進行超聲分散，使氯金酸在混合溶液中的濃度為0.02～0.1wt‰；步驟3、將一定量三乙烯四胺加入步驟2得到的混合溶液中進行超聲分散，使三乙烯四胺在本步驟得到的混合溶液中濃度為0.02～0.1wt％；將步驟3得到的溶液與木質基材放入真空袋內抽真空浸潤；步驟4、對浸潤后的基材加熱至150～200℃進行水熱反應12～36h；步驟5、反應結束后對獲得的材料進行洗滌干燥得到納米金/石墨烯木質結構光熱轉換材料。本發明制得的材料具有高的光熱轉換效率且機械強度較高，能夠促使水分快速蒸發，實現大規模生產。

技術領域

本發明涉及一種光熱轉換材料的制備方法，特別是涉及一種納米金/石墨烯木質結構光熱轉換材料的制備方法。

背景技術

高效的太陽能轉換與利用被視為國家能源的重大需求。其中，光-熱(蒸汽)轉換在海水淡化、分餾、滅菌、污水處理等領域展現出極佳的應用前景。然而由于光學和熱學的損耗，傳統的光-熱(蒸汽)轉換材料效率較低(～40％)，很大程度上限制了其廣泛應用。而有效地使用光熱材料則可以大幅度地提高光-熱(蒸汽)轉換效率，聚合物、碳材料、重金屬納米材料等多種光熱材料都應用于太陽能轉換以提高光-熱(蒸汽)轉換效率。

目前現有的三維多孔光熱材料主要有重金屬納米粒子及碳材料等。例如利用鋁納米粒子具有表面等離子體共振特性構建的三維多孔光熱材料，這種材料具有寬頻段的吸收光譜(＞96％)，可以高效地進行光-熱(蒸汽)轉換。利用廢棄的聚氨酯泡沫制備廉價、高效、可循環利用的光-熱(蒸汽)轉換材料。基于石墨烯三維材料具有強吸收、低熱導率、低比熱等特性，制備三維石墨烯光熱材料。除了單一的材料體系，更多的復合材料也用于光-熱(蒸汽)轉換，如纖維素/碳納米管、氧化石墨烯/碳納米管、多孔炭黑/氧化石墨烯，這些復合材料綜合多種材料的優異特性并產生協同效應，改善提高了材料的機械性能、親水性及導熱性等性能，進一步提高了光-熱(蒸汽)材料的整體性能。

發明內容

針對上述現有技術的缺陷，本發明提供了一種納米金/石墨烯木質結構光熱轉換材料的制備方法，進一步提高材料的光熱轉換效率，在應用于水質淡化、凈化時提高水分蒸發速度。

本發明技術方案如下，一種納米金/石墨烯木質結構光熱轉換材料的制備方法，包括以下步驟：步驟1、氧化石墨烯加蒸餾水緩慢稀釋至2～5mg/ml；步驟2、將一定量氯金酸加入步驟1得到的氧化石墨烯溶液中進行超聲分散，使氯金酸在混合溶液中的濃度為0.02～0.1wt‰；步驟3、將一定量三乙烯四胺加入步驟2得到的混合溶液中進行超聲分散，使三乙烯四胺在本步驟得到的混合溶液中濃度為0.02～0.1wt％；步驟4、將步驟3得到的溶液與木質基材放入真空袋內抽真空浸潤；步驟5、對浸潤后的基材加熱至150～200℃進行水熱反應12～36h；步驟6、反應結束后對獲得的材料進行洗滌干燥得到納米金/石墨烯木質結構光熱轉換材料。

進一步的，所述步驟2中超聲分散時保持混合溶液溫度為15～25℃。

進一步的，所述步驟3中超聲分散時保持混合溶液溫度為10～25℃。

進一步的，所述步驟2及步驟3中超聲分散時間為0.5～1.5h。

進一步的，所述步驟3抽真空浸潤時，真空度保持在0.1～0.15Mpa并保壓0.5～1h。

優選的，所述氧化石墨烯采用改進的Hummers’法制備。

本發明技術方案與現有技術相比，有益效果是：

1、由于結合了納米金的表面等離子共振效應及石墨烯對光的強吸收性，本發明的納米金/石墨烯木質結構光熱轉換材料具更寬光譜且高效的光吸收率，可以更加有效地吸收太陽光并將其轉換成熱量，將水快速升溫，形成水蒸汽；