[發明專利]一種RGO/棉海綿復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110259309.2
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113089313B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 代云茜;彭曉麗;孟祥鈺;孫岳明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: D06M11/74
• 分類號: D06M11/74;D06M101/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李倩

本發明公開了一種RGO/棉海綿復合材料，由棉海綿以及負載在棉海綿上的還原氧化石墨烯組成，所述棉海綿由多層依次堆疊的層級結構組成，相鄰層級結構之間形成豎向延伸的通道，以棉海綿內中心通道為起點，通道的寬度向兩端方向依次遞增。本發明還公開了上述RGO/棉海綿復合材料的制備方法。相比于現有的三維光熱轉換材料，本發明RGO/棉海綿復合材料呈三維骨架結構，通過形成兩端間隙寬、中間間隙窄的結構，具有光熱轉換效率高、熱損失低的優點；并且由于棉織物載體具有有效的連接結構(即層與層之間通過棉花纖維連接)以及有序的孔隙結構(孔隙結構均呈豎向排布)，使柔性RGO/棉海綿在干態和濕態下均具有優異的機械穩定性，因此復合材料具有良好的機械穩定性能。

技術領域

本發明涉及一種RGO/棉海綿復合材料，還涉及上述復合材料的制備方法。

背景技術

現有的三維光熱轉換材料(石墨烯基材料)在太陽光驅動水蒸發應用領域具有良好的應用前景。但上述三維光熱轉換材料存在原材料用量大、成本高，且由于材料內部的孔為三維網絡結構且無序狀排布，因此其在應用過程中存在熱損失高、光熱轉換效率低的問題，并且由于其內部結構缺乏有效的連接以及存在無序的孔結構，因此其在潮濕狀態下機械穩定性差，使用過程中容易損壞。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術中三維光熱轉換材料存在的制備成本高且由于內部通孔呈無序狀排布導致熱損失高、光熱轉換效率低的問題，提供一種RGO/棉海綿復合材料，本發明還提供上述RGO/棉海綿復合材料的制備方法。

技術方案：本發明所述的RGO/棉海綿復合材料，由棉海綿以及負載在棉海綿上的還原氧化石墨烯組成，所述棉海綿由多層依次堆疊的層級結構組成，相鄰層級結構之間具有豎向延伸的通道，以棉海綿內中心通道為起點，通道的寬度向兩端方向依次遞增。還原氧化石墨烯通過靜電作用以及氫鍵作用附著在棉海綿上，相鄰層級結構之間還交織有棉花纖維，即通道內具有橫向延伸連接兩個相鄰層級結構的棉花纖維。

其中，所述棉海綿上還原氧化石墨烯的負載量為棉海綿質量的7％～25％。

其中，所述棉海綿沿層級結構堆疊方向拉伸30％～70％，得到兩端通道寬度寬、中心區域通道寬度窄的棉海綿。

上述RGO/棉海綿復合材料的制備方法，具體為：先制備氧化石墨烯，再將棉海綿浸泡到氧化石墨烯水溶液中，浸泡后置于50～80℃下干燥，得到負載有還原氧化石墨烯的棉海綿；接著將乙醇潤濕過的RGO/棉海綿以30％～70％的橫向伸長率拉伸，最后用夾具固定獲得的呈間距梯度排布的豎向通道。

其中，氧化石墨烯水溶液的濃度為1～3mg/mL，浸泡時間為20～50分鐘。

其中，干燥時間為5～7h，棉海綿上還原氧化石墨烯的負載量為7％～25％。

其中，最后將拉伸后的RGO/棉海綿放置在烘箱中，在不低于75℃下干燥3～6h。

本發明制備工藝的機理為：棉海綿內具有多條沿豎向延伸的通道，棉海綿內中心區域通道的寬度窄，即相鄰層級結構排布密集，棉海綿兩端的通道寬度寬，即位于端部相鄰層級結構排布疏松，中間密的作用是使光在窄的間隙中經過多次反射，提高材料對光的利用率，進而增大材料的光熱轉換效率，兩邊疏的作用是：兩端與外界接觸，容易損失熱，寬的間距填充的空氣多，空氣的保溫效果好，從而降低材料的熱損失。

有益效果：相比于現有的三維光熱轉換材料，本發明RGO/棉海綿復合材料呈三維骨架結構，通過形成兩端間隙寬、中間間隙窄的結構，具有光熱轉換效率高、熱損失低的優點；并且由于棉織物載體具有有效的連接結構(即層與層之間通過棉花纖維連接)以及有序的孔隙結構(孔隙結構均呈豎向排布)，使柔性RGO/棉海綿在干態和濕態下均具有優異的機械穩定性，因此復合材料具有良好的機械穩定性能。

附圖說明

圖1為RGO(還原氧化石墨烯)負載量為7wt％的具有豎向排布通道的三維RGO/棉海綿實物圖；