[发明专利]纳米金/石墨烯木质结构光热转换材料的制备方法

说明书

本发明公开了纳米金/石墨烯木质结构光热转换材料的制备方法，包括步骤：步骤1、氧化石墨烯加蒸馏水缓慢稀释至2～5mg/ml；步骤2、将一定量氯金酸加入步骤1得到的氧化石墨烯溶液中进行超声分散，使氯金酸在混合溶液中的浓度为0.02～0.1wt‰；步骤3、将一定量三乙烯四胺加入步骤2得到的混合溶液中进行超声分散，使三乙烯四胺在本步骤得到的混合溶液中浓度为0.02～0.1wt％；将步骤3得到的溶液与木质基材放入真空袋内抽真空浸润；步骤4、对浸润后的基材加热至150～200℃进行水热反应12～36h；步骤5、反应结束后对获得的材料进行洗涤干燥得到纳米金/石墨烯木质结构光热转换材料。本发明制得的材料具有高的光热转换效率且机械强度较高，能够促使水分快速蒸发，实现大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种光热转换材料的制备方法，特别是涉及一种纳米金/石墨烯木质结构光热转换材料的制备方法。

背景技术

高效的太阳能转换与利用被视为国家能源的重大需求。其中，光-热(蒸汽)转换在海水淡化、分馏、灭菌、污水处理等领域展现出极佳的应用前景。然而由于光学和热学的损耗，传统的光-热(蒸汽)转换材料效率较低(～40％)，很大程度上限制了其广泛应用。而有效地使用光热材料则可以大幅度地提高光-热(蒸汽)转换效率，聚合物、碳材料、重金属纳米材料等多种光热材料都应用于太阳能转换以提高光-热(蒸汽)转换效率。

目前现有的三维多孔光热材料主要有重金属纳米粒子及碳材料等。例如利用铝纳米粒子具有表面等离子体共振特性构建的三维多孔光热材料，这种材料具有宽频段的吸收光谱(＞96％)，可以高效地进行光-热(蒸汽)转换。利用废弃的聚氨酯泡沫制备廉价、高效、可循环利用的光-热(蒸汽)转换材料。基于石墨烯三维材料具有强吸收、低热导率、低比热等特性，制备三维石墨烯光热材料。除了单一的材料体系，更多的复合材料也用于光-热(蒸汽)转换，如纤维素/碳纳米管、氧化石墨烯/碳纳米管、多孔炭黑/氧化石墨烯，这些复合材料综合多种材料的优异特性并产生协同效应，改善提高了材料的机械性能、亲水性及导热性等性能，进一步提高了光-热(蒸汽)材料的整体性能。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种纳米金/石墨烯木质结构光热转换材料的制备方法，进一步提高材料的光热转换效率，在应用于水质淡化、净化时提高水分蒸发速度。

本发明技术方案如下，一种纳米金/石墨烯木质结构光热转换材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1、氧化石墨烯加蒸馏水缓慢稀释至2～5mg/ml；步骤2、将一定量氯金酸加入步骤1得到的氧化石墨烯溶液中进行超声分散，使氯金酸在混合溶液中的浓度为0.02～0.1wt‰；步骤3、将一定量三乙烯四胺加入步骤2得到的混合溶液中进行超声分散，使三乙烯四胺在本步骤得到的混合溶液中浓度为0.02～0.1wt％；步骤4、将步骤3得到的溶液与木质基材放入真空袋内抽真空浸润；步骤5、对浸润后的基材加热至150～200℃进行水热反应12～36h；步骤6、反应结束后对获得的材料进行洗涤干燥得到纳米金/石墨烯木质结构光热转换材料。

进一步的，所述步骤2中超声分散时保持混合溶液温度为15～25℃。

进一步的，所述步骤3中超声分散时保持混合溶液温度为10～25℃。

进一步的，所述步骤2及步骤3中超声分散时间为0.5～1.5h。

进一步的，所述步骤3抽真空浸润时，真空度保持在0.1～0.15Mpa并保压0.5～1h。

优选的，所述氧化石墨烯采用改进的Hummers’法制备。

本发明技术方案与现有技术相比，有益效果是：

1、由于结合了纳米金的表面等离子共振效应及石墨烯对光的强吸收性，本发明的纳米金/石墨烯木质结构光热转换材料具更宽光谱且高效的光吸收率，可以更加有效地吸收太阳光并将其转换成热量，将水快速升温，形成水蒸汽；