[发明专利]偶氮苯—石墨烯复合材料在制备防冰材料中的应用

说明书

本发明公开偶氮苯—石墨烯复合材料在制备防冰材料中的应用，首先将偶氮苯与预处理过的氧化还原石墨烯复合，得到的分散橙/石墨烯复合材料，利用氧化铝模板法制备以使复合材料表面取得表面拓扑结构，使得材料具有很好得疏水性能和储热性能，作为防冰材料使用。通过DSC检测，测得制备的分散橙/石墨烯复合材料的能量密度是150～250Wh/kg。通过接触角检测，测得拓扑结构表面与液滴的接触角为140～160°。通过表面剪切力检测，制备防冰材料有很好的防冰效果，测得其表面剪切力为3—5kPa。

技术领域

本发明属于复合功能材料领域，更加具体地说，涉及偶氮苯—石墨烯复合材料在制备防冰材料中的应用，其在未来太阳能应用和飞机防冰方面具有重要的应用前景。

背景技术

结冰是自然界的正常现象，液相的水在零下会自然释放热量而结冰。目前来说，除了少数情况下，人们多承受带其来的各类危害。车窗、发电机叶片、电线电缆等结冰都会给我们生活造成不便甚至出现生命危险。而对于安全系数要求更高的飞机来说，由于常在云层中飞行或穿越，因而即使不在冬季也会经常在空中碰到低温、高湿度的过冷环境，结冰现象对其的危害也最为直接和明显。因此，防冰材料得研究一直是我国科研工作得重中之重。得益于仿生学的流行，现阶段科研人员通过发现、分析自然界一些生物奇特的超疏水或防冰冻的现象和机理，在“仿生防冰”寻找到了新的、可观的突破。

分散橙，是一种研究较广的光响应材料，它存在顺式和反式两种异构体。在紫外-可见光、机械压力、静电激发作用下都会发生反-顺异构化。在特定波长的紫外光照射下，反式构型的分散橙会转变为顺式构型；而在可见光和热的条件下，顺式构型可回复到反式构型。同时，两者有立体异构，偶极矩等一些物理和化学性质存在明显差异。作为硬模板法得一种，氧化铝模板法具有工艺简单、材料廉价易得、后处理方便等优点在纳米拓扑结构得应用上具有很大得优势。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供偶氮苯—石墨烯复合材料在制备防冰材料中的应用，利用氧化铝模板法将可储热的分散橙/石墨烯杂化材料制成相应的拓扑结构，将其涂覆于(飞机)表面以达到辅助(飞机)防冰的效果。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

基于氧化铝模板的储热防冰材料及其制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将氧化石墨烯均匀分散在水中并使用碳酸钠调节pH到8-10，同时加入硼氢化钠，在80—90摄氏度下放置2—5小时，以使氧化石墨烯上的氧化基团发生还原反应。

在步骤1中，使用10—30质量份的氧化石墨烯；硼氢化钠为3—5质量份。

在步骤1中，在85—90摄氏度下放置2—4小时。

在步骤1中，反应后通过离心，过滤，蒸馏水水洗得到氧化还原石墨烯；然后把RGO通过超声重新分散在水中；经过还原后，氧化石墨烯上的部分氧化基团发生还原反应，即降低了氧化基团的含量，减少了羧基等氧化基团的空间位阻，同时也是石墨烯由氧化态的偏黄色转变为部分还原的偏黑颜色。

步骤2，将偶氮苯和NaNO₂在室温下溶解在去离子水中，然后将这种溶液滴入盐酸中形成重氮盐；将重氮盐加入到步骤1)的氧化还原石墨烯中进行反应，得到偶氮苯/石墨烯复合材料。

在步骤2中，偶氮苯为2-3质量份，NaNO₂为2-3质量份，去离子水为30-50质量份，盐酸为氯化氢的水溶液，浓度为1-2mol/L，用量为10-20质量份。

在步骤2中，重氮盐与氧化还原石墨烯的质量比为(30-60)：(80-100)，优选(40—55)：(85—90)。

在步骤2中，偶氮苯为分散橙3，购自上海泰坦科技Acros。

在步骤2中，将所得产物用水、乙醇和DMF交替清洗，在70—80℃烘箱中烘干。