[發明專利]一種雙功能石墨烯氣凝膠、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 201911394448.5
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN110980705B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 張學同;吳芳武
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;C01B32/194;B01J13/00;C02F1/04;C02F1/28;C02F101/20;C02F103/08
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

1.雙功能石墨烯氣凝膠于光熱海水淡化或海水鈾吸附領域中的應用，所述雙功能石墨烯氣凝膠的制備方法包括：

（1）將氧化石墨烯和植物單寧分散于溶劑中，獲得均勻的前驅體分散液，所述氧化石墨烯與植物單寧的質量比為1：8~16：1，所述溶劑選自水、甲醇、乙醇、丙酮、二甲基亞砜、四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的任意一種或兩種以上的組合；

（2）將步驟（1）獲得的前驅體分散液加熱靜置，獲得石墨烯濕凝膠，所述加熱靜置的溫度為40℃~100℃，加熱靜置的時間為0.5h~48h；

（3）對步驟（2）獲得的石墨烯濕凝膠進行干燥處理，獲得雙功能石墨烯氣凝膠；

所述雙功能石墨烯氣凝膠具有連續的三維多孔網絡結構，所述三維多孔網絡結構由植物單寧修飾的石墨烯片層相互搭接構成，所述植物單寧均勻附著在石墨烯片層上，所述雙功能石墨烯氣凝膠的密度為1~500 mg/mL，比表面積為10~1000 m²/g，孔容為0.1~2.0 cm³/g，熱導率為0.05~0.5 W·m^-1·K^-1，楊氏模量為1~8Mpa，所述雙功能石墨烯氣凝膠表面與水的接觸角為0~80°，所述雙功能石墨烯氣凝膠的光吸收率為60%~99.9%，飽和吸水率為5~30g/g，光熱水蒸發速率為0.8~2.0 kg·m^-2·h^-1，光熱轉換效率為60%-90%；所述雙功能石墨烯氣凝膠的飽和鈾吸附量為20~300mg/g，吸附平衡時間為2~8h。

2.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：所述三維多孔網絡結構由孔徑小于2nm的微孔、孔徑為2~50nm的介孔和孔徑大于50nm的大孔組成；

和/或，所述植物單寧選自黑荊樹丹寧、楊梅單寧、落葉松單寧、木麻黃單寧、厚皮香單寧中的任意一種或兩種以上的組合。

3.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：所述雙功能石墨烯氣凝膠的密度為10~100mg/mL。

4. 根據權利要求1所述的應用，其特征在于：所述雙功能石墨烯氣凝膠的比表面積為100~500 m²/g，孔容為0.3~1.5 cm³/g。

5.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：所述雙功能石墨烯氣凝膠的熱導率為0.08~0.3W·m^-1·K^-1。

6.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：所述雙功能石墨烯氣凝膠楊氏模量為3~6Mpa。

7.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：所述雙功能石墨烯氣凝膠表面與水的接觸角為0~30°。

8.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：所述雙功能石墨烯氣凝膠的光吸收率為90%-99%。

9.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：所述雙功能石墨烯氣凝膠的飽和吸水率為10~20g/g。

10. 根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述步驟（2）包括：將所述前驅體分散液置于水浴中加熱靜置，獲得石墨烯濕凝膠；所述加熱靜置的時間為6h~24 h。

11.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：所述步驟（3）中，所述干燥處理選自冷凍干燥、常壓干燥、真空干燥、超臨界干燥中的任意一種或兩種以上的組合；其中，所述冷凍干燥采用的冷阱溫度為-40~0℃，所述常壓干燥、真空干燥或超臨界干燥的溫度為40~100℃；所述干燥處理的時間為5~24h。