[发明专利]一种具有光热转化功能的石墨烯/纳米纤维杂化凝胶膜的制备方法

摘要

一种具有光热转化功能的石墨烯/纳米纤维杂化凝胶膜的制备方法，它涉及一种石墨烯/纳米纤维杂化凝胶膜的制备方法。本发明要解决现有光热转化材料在海水淡化过程中蒸发速度和光热转化效率低的问题。制备方法：一、凝胶纤维的制备；二、氧化石墨烯片层的制备；三、杂化凝胶膜的制备。本发明用于具有光热转化功能的石墨烯/纳米纤维杂化凝胶膜的制备。

主权项

1.一种具有光热转化功能的石墨烯/纳米纤维杂化凝胶膜的制备方法，其特征在于一种具有光热转化功能的石墨烯/纳米纤维杂化凝胶膜的制备方法是按以下步骤进行的：一、凝胶纤维的制备：在温度为80℃～90℃及搅拌速度为100rpm～300rpm的条件下，将醋酸纤维素与聚甲基丙烯酸溶解于N,N‑二甲基甲酰胺中，搅拌48h～72h，得到纺丝液，在高压电场为15kV～17kV、纺丝距离为20cm～30cm及注射泵推进速度为1mL/h～2mL/h的条件下，利用单轴静电纺丝装置将纺丝液进行纺丝，纺丝时间为8h～24h，然后利用平板式收丝方式，得到凝胶纤维；所述的醋酸纤维素的质量与N,N‑二甲基甲酰胺的体积为(0.5～1)g:8.5mL；所述的聚甲基丙烯酸的质量与N,N‑二甲基甲酰胺的体积为(0.5～1)g:8.5mL；二、氧化石墨烯片层的制备：将鳞片石墨加入到混酸溶液中，得到混合溶液，在冰浴及搅拌速度为150rpm～200rpm的条件下，向混合溶液中加入高锰酸钾，搅拌1.5h～2h，然后在温度为35℃～40℃及搅拌速度为150rpm～200rpm的条件下，继续搅拌20h～24h，得到反应液，向反应液中加入去离子水稀释，再以加入速度为5mL/min～15mL/min，依次加入质量百分数为20％～40％的过氧化氢和质量百分数为5％～10％的稀盐酸，最后在转速为3000rpm～6000rpm的条件下，高速离心10min～20min，得到离心后产物，将离心后产物放入透析袋渗析3天～5天，得到浓度为8mg/mL～10mg/mL氧化石墨烯片溶液；所述的鳞片石墨的质量与混酸溶液的体积比为1g:(15～30)mL；所述的鳞片石墨与高锰酸钾的质量比为1:(1.5～3)；所述的反应液与去离子水的体积比为1:(100～200)；所述的反应液与质量百分数为20％～40％的过氧化氢的体积比为1:(0.67～13.3)；所述的反应液与质量百分数为5％～10％的稀盐酸的体积比为1:(20～40)；三、杂化凝胶膜的制备：利用去离子水调节浓度为8mg/mL～10mg/mL的氧化石墨烯片溶液浓度，然后超声5min～10min，得到浓度为2mg/mL～10mg/mL的氧化石墨烯片溶液，将凝胶纤维浸泡于浓度为2mg/mL～10mg/mL的氧化石墨烯片溶液中，在搅拌速度为20rpm～30rpm的条件下，搅拌20min～40min，然后超声5min～15min，得到凝胶状混合物，在温度为‑47℃～‑54℃的条件下，将凝胶状混合物冷冻干燥48h～72h，得到海绵状气凝胶，在温度为60℃～80℃的条件下，将海绵状气凝胶热压2次～3次，得到薄膜，在温度为120℃～150℃的条件下，将薄膜热处理4h～7h，得到具有光热转化功能的石墨烯/纳米纤维杂化凝胶膜。