[发明专利]一种含有还原氧化石墨烯和聚合物的复合膜及其制备和应用

说明书

本发明提供了一种含有还原氧化石墨烯和聚合物的复合膜及其制备和应用，本发明制备的包含还原氧化石墨烯、聚合物、二氧化硅纤维膜的复合膜，其制备方法简单，所制得的复合膜结构稳定，并能够在界面光蒸汽转化中利于形成水通道和提高光热转换效率，在海水淡化方面有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种含有氧化石墨烯的复合膜，特别涉及一种用于海水淡化和污水处理领域能够促进光热转换效率的并含有还原氧化石墨烯、聚甲基丙烯酸、二氧化硅纤维膜的复合膜及其制备方法。

背景技术

随着日益严重的水污染和淡水资源的短缺，在获取清洁水和海水淡化等领域也引起人们广泛的研究和关注。利用太阳能并将其转化为热能产生水蒸汽，一直以来受到人们的重视。

现阶段，人们通过研究光热材料来提高蒸发效率，现在使用的材料多为碳材料，例如，氧化石墨烯，碳纳米管，碳黑等材料，同时人们通过改变材料的结构来提升效率，例如多孔材料，松木，蘑菇，棉花碳化等，在海水淡化和污水处理等方面有广泛的应用。

如中国专利CN108159896A，一种石墨烯海水淡化膜的制备方法，将制得的氧化石墨烯薄膜为主要过滤介质，过滤而得的淡化水脱盐率高，水通量大。但是，该发明制备的石墨烯膜主要用于过滤，而其并未提及是否能够用于提高光热转换效率。

利用光热转化净化海水仍是研究热点，而对于由氧化石墨烯、聚甲基丙烯酸和二氧化硅纤维制成的复合膜及其制备方法和应用仍未有人研究。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：一种含有还原氧化石墨烯和聚合物的复合膜及其制备和应用，本发明制备的包含还原氧化石墨烯、聚合物、二氧化硅纤维膜的复合膜，其制备方法简单，所制得的复合膜结构稳定，并能够在界面光蒸汽转化中利于形成水通道和提高光热转换效率，在海水淡化方面有广泛的应用前景，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，本发明提供一种含有还原氧化石墨烯和聚合物的复合膜，所述聚合物为亲水聚合物，其包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸或其衍生物、聚酞胺；所述聚合物优选为聚甲基丙烯酸或其衍生物，更优选为聚甲基丙烯酸。

进一步地，所述复合膜还包括氧化物纤维膜，其包括氧化铝纤维膜、氧化硼纤维膜、二氧化硅纤维膜，优选为二氧化硅纤维膜。

第二方面，本发明还提供一种制备第一方面所述复合膜的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，制备氧化物纤维膜，优选为二氧化硅纤维膜；

步骤2，将制得的二氧化硅纤维膜与聚合物溶液混合并处理，得到氧化物纤维膜II；

步骤3，将氧化石墨烯溶液加入到二氧化硅纤维膜II上，并干燥；

步骤4，将步骤3得到的体系进行热处理，制得复合膜。

第三方面，上述第一方面所述复合膜或根据第二方面所述方法制得的复合膜的用途，其用于太阳能驱动的水蒸发。

根据本发明提供的一种含有还原氧化石墨烯和聚合物的复合膜及其制备和应用，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的复合膜中采用还原氧化石墨烯作为光热吸收材料，其能够形成丰富的水通道且具有较强的吸光性，有利于光吸收及光热转换；

(2)本发明提供的复合膜中采用聚甲基丙烯酸粘接还原氧化石墨烯和二氧化硅纤维膜，所得到的复合膜尺寸可控，且结构稳定，在水蒸发时不会被水溶解或破坏，保证了水蒸发效率的一致性；

(3)本发明提供的复合膜的制备方法操作简单，有利于推广应用。

附图说明

图1示出实施例1的复合膜的SEM图；