[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

本發明公開了一種雙功能石墨烯氣凝膠、其制備方法及應用。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。所述制備方法包括：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，再加熱靜置，獲得石墨烯濕凝膠，隨后經干燥處理，獲得雙功能石墨烯氣凝膠。本發明的雙功能石墨烯氣凝膠具有較好的機械強度，優異的親水性及吸水性，同時具有優異的光熱水蒸發性能和鈾吸附性能，可以同時實現光熱水蒸發與鈾提取，且制備工藝簡潔，反應條件溫和，易操作，成本低，綠色無污染，可實現連續化生產。

技術領域

本發明涉及一種石墨烯氣凝膠的制備方法，尤其涉及一種光熱水蒸發與鈾提取雙功能的石墨烯氣凝膠及其制備方法與應用，屬于納米能源技術領域。

背景技術

氣凝膠是一種分散介質為氣體的、具有連續三維多孔網絡結構的低密度固體材料。自1932年，美國化學家Samuel Stephens Kistler首次利用超臨界流體干燥技術制備得到“固體的煙”——氧化硅氣凝膠以來，氣凝膠作為材料家族的新成員受到人們的關注及研究。近一個世紀的發展，一系列的具有不同材質、結構及性能的氣凝膠相繼被合成，如各種烷氧基硅烷衍生的氧化硅氣凝膠、金屬氧化物氣凝膠(TiO₂，Al₂O₃，ZrO₂等)、金屬單質氣凝膠(如金)、高分子氣凝膠(聚苯胺、聚吡咯、聚酰亞胺等)、碳氣凝膠及新型納米碳氣凝膠(石墨烯、碳納米管等)、半導體硫化物氣凝膠、碳化物氣凝膠(碳化硅、鈦碳化鋁等)、天然高分子氣凝膠(即纖維素和其他多糖和各種蛋白質)及氮化硼氣凝膠等，極大的豐富了氣凝膠的家族，擴展了氣凝膠的研究領域及應用方向。

氣凝膠一般通過溶膠-凝膠法在溶液中形成無序的、連續的膠質網絡，隨后采用特殊的干燥工藝(如超臨界流體干燥)脫除凝膠網絡中的溶液組分，同時維持凝膠網絡不被破壞，進而得到具有無序、納米級連續多孔網絡的輕質固體材料。隨著人們對氣凝膠的不斷研究，對于氣凝膠的認識亦不斷豐富，為制備得到可應用于不同場合的、具有不同組分與結構的氣凝膠材料，一系列的組分、凝膠制備方法、干燥方法被引入到氣凝膠的制備中，如組分調控：從單一組分發展到多元復合氣凝膠、從單網絡發展到多網絡氣凝膠；凝膠制備方法從原來的單一溶膠-凝膠發展到多種結構單元經三維組裝(自組裝、冷凍結晶誘導組裝等)而來的凝膠網絡。而干燥方式作為重要的一環，被人們尤為關注，從早期的超臨界，逐步發展了冷凍干燥機常壓干燥等方法，并制備得到一系列具有超彈性的氣凝膠，極大的擴展了氣凝膠的種類、性能及應用。然而，目前氣凝膠的應用面仍然非常狹小，僅僅局限在隔熱等數個領域，應用于水體環境的氣凝膠尤其少見，并且往往功能單一，材料的利用率低下。

鑒于適應水體環境、多種功能一體化的氣凝膠的需求，迫切需要并提出一種結構與性能新穎的氣凝膠材料及制備方法，來達到工藝簡單、周期短、成本低的目的，充分發揮氣凝膠材料的優勢，將氣凝膠的應用推向一個新高度，進而滿足社會發展對多功能一體化新材料的需求。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種光熱水蒸發與鈾提取雙功能的石墨烯氣凝膠及其制備方法，以克服現有技術中的不足。

本發明的另一目的還在于提供所述雙功能石墨烯氣凝膠的應用。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種雙功能石墨烯氣凝膠，其它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。

進一步地，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。

本發明實施例還提供了一種雙功能石墨烯氣凝膠的制備方法，其包括以下步驟：

(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；