CN109369065B - 一种泡沫石墨烯光热材料及其制备方法 - Google Patents

一种泡沫石墨烯光热材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种泡沫石墨烯光热材料及其制备方法。其技术方案是：将100质量份的氧化石墨烯分散液、1～1.5质量份的十二烷基磺酸钠、1～1.5质量份的十二醇和1～1.5质量份的树脂胶在40～60℃条件下均匀混合，即得混合液；在转速为1500～2000r/min的条件下，将所述混合液搅拌10～15min，再向搅拌中的混合液中加入1～2.5质量份的结合剂，继续搅拌5～10min；然后浇注成型，冷冻干燥10～18h，在80～100℃条件下干燥18～24h，制得泡沫石墨烯光热材料。所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.5～1.2mg/mL；所述结合剂为酚醛树脂或为环氧树脂。本发明制备工艺简单和成本低廉；所制备的泡沫石墨烯光热材料的水蒸发效率和光热转换效率高。

Description

一种泡沫石墨烯光热材料及其制备方法
技术领域
本发明属于光热转换材料技术领域。具体涉及一种泡沫石墨烯光热材料及其制备方法。
背景技术
光热转换技术是指光热转换材料在太阳光照射下，其晶格与光子能量相互振动，分子振动加剧，内能增加，材料温度升高，从而将光能转化为热能的过程。在光热转换技术领域，太阳光水蒸气发生***(Solar Steam Generation)是目前极具前景的研究方向，主要是利用多孔光热材料大幅吸收太阳能，并将太阳能转换为热能，从而实现水蒸气的快速且高效蒸发。多孔石墨烯是太阳光水蒸气发生***应用最为广泛的光热材料，具有太阳光吸收范围广、吸收率高以及光热转换效率高等优点。
目前，关于多孔石墨烯光热材料的报道有：以纳米孔为主体结构的石墨烯气凝胶(Hu X,Xu W,Zhou L,et al.Tailoring Graphene Oxide-Based Aerogels for EfficientSolar Steam Generation under One Sun.[J].Advanced Materials,2016,29(5))，该种结构由于孔径较小，使得水对整个材料的润湿性能差，在1KW/m2太阳光强度下的光热转换效率仅为56％；也有采用泡沫石墨烯作为光热材料(Huaying Ren,Miao Tang,Baolu Guan,et al.Hierarchical Graphene Foam for Efficient Omnidirectional Solar–ThermalEnergy Conversion[J].Advanced Materials,2017,29(38))，该技术以泡沫镍为模板，通过等离子体化学气相沉积方法虽制得泡沫石墨烯，但制备工艺复杂和生产成本高。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和成本低廉的泡沫石墨烯光热材料的制备方法；该方法制备的泡沫石墨烯光热材料的水蒸发效率和光热转换效率高。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
将100质量份的氧化石墨烯分散液、1～1.5质量份的十二烷基磺酸钠、1～1.5质量份的十二醇和1～1.5质量份的树脂胶在40～60℃条件下均匀混合，得到混合液；在转速为1500～2000r/min的条件下，将所述混合液搅拌10～15min，再向搅拌中的混合液中加入1～2.5质量份的结合剂，继续搅拌5～10min，得到泡沫料浆；然后将所述泡沫料浆浇注成型，冷冻干燥10～18h，最后在80～100℃条件下干燥18～24h，制得泡沫石墨烯光热材料。
所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.5～1.2mg/mL。
所述结合剂为酚醛树脂或为环氧树脂。
所述冷冻干燥的温度为-50～-45℃。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明利用十二烷基磺酸钠与水相互作用进行原位化学发泡，所有的制备过程只需采用快速搅拌和常规干燥方法，制备工艺简单；另外，本发明发泡所需原料为少量的十二烷基磺酸钠、十二醇和树脂胶，其来源广泛，生产成本低廉。
(2)本发明所采用的主体光热介质材料为石墨烯，石墨烯具有宽的光吸收范围、高的光吸收率和高效的光热转换效率，能有效提高光热转换效率；同时本发明所制备的泡沫石墨烯光热材料为50～100μm的微米孔结构，能极大地促进水蒸气在泡沫石墨烯材料体系中的传输，提高水蒸发效率，具有高的水蒸发效率和光热转换效率。
本发明制备的泡沫石墨烯光热材料经检测：在太阳光为1KW/m2强度下的水蒸发效率为1.13～1.25kg·m-2·h-1；光热转换效率为77.1～85.4％，
因此，本发明制备工艺简单和成本低廉；所制备的泡沫石墨烯光热材料具有高的水蒸发效率和光热转换效率的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
本具体实施方式中：所述冷冻干燥的温度为-50～-45℃。实施例中不再赘述。
实施例1
一种泡沫石墨烯光热材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
将100质量份的氧化石墨烯分散液、1～1.3质量份的十二烷基磺酸钠、1～1.3质量份的十二醇和1～1.3质量份的树脂胶在40～52℃条件下均匀混合，得到混合液；在转速为1500～2000r/min的条件下，将所述混合液搅拌10～13min，再向搅拌中的混合液中加入1～1.5质量份的结合剂，继续搅拌5～8min，得到泡沫料浆；然后将所述泡沫料浆浇注成型，冷冻干燥10～14h，最后在80～90℃条件下干燥18～20h，制得泡沫石墨烯光热材料。
本实施例中：所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.5～0.8mg/mL；所述结合剂为酚醛树脂。
实施例2
一种泡沫石墨烯光热材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
将100质量份的氧化石墨烯分散液、1.1～1.4质量份的十二烷基磺酸钠、1.1～1.4质量份的十二醇和1.1～1.4质量份的树脂胶在44～56℃条件下均匀混合，得到混合液；在转速为1500～2000r/min的条件下，将所述混合液搅拌11～14min，再向搅拌中的混合液中加入1.5～2.0质量份的结合剂，继续搅拌6～9min，得到泡沫料浆；然后将所述泡沫料浆浇注成型，冷冻干燥12～16h，最后在80～90℃条件下干燥20～22h，制得泡沫石墨烯光热材料。
本实施例中：所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.7～1.0mg/mL；例所述结合剂为酚醛树脂。
实施例3
一种泡沫石墨烯光热材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
将100质量份的氧化石墨烯分散液、1.2～1.5质量份的十二烷基磺酸钠、1.2～1.5质量份的十二醇和1.2～1.5质量份的树脂胶在48～60℃条件下均匀混合，得到混合液；在转速为1500～2000r/min的条件下，将所述混合液搅拌12～15min，再向搅拌中的混合液中加入2～2.5质量份的结合剂，继续搅拌7～10min，得到泡沫料浆；然后将所述泡沫料浆浇注成型，冷冻干燥14～18h，最后在80～90℃条件下干燥22～24h，制得泡沫石墨烯光热材料。
本实施例中：所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.9～1.2mg/mL；所述结合剂为酚醛树脂。
本实施例1-3所制备的泡沫石墨烯光热材料经检测：1KW/m2太阳光强度下的水蒸发效率为1.13～1.21kg·m-2·h-1；光热转换效率为77.1～82.6％。
实施例4
一种泡沫石墨烯光热材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
将100质量份的氧化石墨烯分散液、1～1.3质量份的十二烷基磺酸钠、1～1.3质量份的十二醇和1～1.3质量份的树脂胶在40～52℃条件下均匀混合，得到混合液；在转速为1500～2000r/min的条件下，将所述混合液搅拌10～13min，再向搅拌中的混合液中加入1～1.5质量份的结合剂，继续搅拌5～8min，得到泡沫料浆；然后将所述泡沫料浆浇注成型，冷冻干燥10～14h，最后在90～100℃条件下干燥18～20h，制得泡沫石墨烯光热材料。
本实施例中：所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.5～0.8mg/mL；所述结合剂为环氧树脂。
实施例5
一种泡沫石墨烯光热材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
将100质量份的氧化石墨烯分散液、1.1～1.4质量份的十二烷基磺酸钠、1.1～1.4质量份的十二醇和1.1～1.4质量份的树脂胶在44～56℃条件下均匀混合，得到混合液；在转速为1500～2000r/min的条件下，将所述混合液搅拌11～14min，再向搅拌中的混合液中加入1.5～2.0质量份的结合剂，继续搅拌6～9min，得到泡沫料浆；然后将所述泡沫料浆浇注成型，冷冻干燥12～16h，最后在90～100℃条件下干燥20～22h，制得泡沫石墨烯光热材料。
本实施例中：所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.7～1.0mg/mL；所述结合剂为环氧树脂。
实施例6
一种泡沫石墨烯光热材料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
将100质量份的氧化石墨烯分散液、1.2～1.5质量份的十二烷基磺酸钠、1.2～1.5质量份的十二醇和1.2～1.5质量份的树脂胶在48～60℃条件下均匀混合，得到混合液；在转速为1500～2000r/min的条件下，将所述混合液搅拌12～15min，再向搅拌中的混合液中加入2～2.5质量份的结合剂，继续搅拌7～10min，得到泡沫料浆；然后将所述泡沫料浆浇注成型，冷冻干燥14～18h，最后在90～100℃条件下干燥22～24h，制得泡沫石墨烯光热材料。
本实施例中：所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.9～1.2mg/mL；所述结合剂为环氧树脂。
本实施例4-6所制备的泡沫石墨烯光热材料经检测：在1KW/m2太阳光强度下的水蒸发效率为1.18～1.25kg·m-2·h-1；光热转换效率为80.7～85.4％。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下优点：
(1)本具体实施方式利用十二烷基磺酸钠与水相互作用进行原位化学发泡，所有的制备过程只需采用快速搅拌和常规干燥方法，制备工艺简单；另外，本具体实施方式发泡所需原料为少量的十二烷基磺酸钠、十二醇和树脂胶，其来源广泛，生产成本低廉。
(2)本具体实施方式所采用的主体光热介质材料为石墨烯，石墨烯具有宽的光吸收范围、高的光吸收率和高效的光热转换效率，能有效提高光热转换效率；同时本具体实施方式所制备的泡沫石墨烯光热材料为50～100μm的微米孔结构，能极大地促进水蒸气在泡沫石墨烯材料体系中的传输，提高水蒸发效率，具有高的水蒸发效率和光热转换效率。
本具体实施方式制备的泡沫石墨烯光热材料经检测：在太阳光为1KW/m2强度下的水蒸发效率为1.13～1.25kg·m-2·h-1；光热转换效率为77.1～85.4％，
因此，本具体实施方式制备工艺简单和成本低廉；所制备的泡沫石墨烯光热材料具有高的水蒸发效率和光热转换效率的特点。

Claims (4)

1.一种泡沫石墨烯光热材料的制备方法，其特征在于所述制备方法是：将100质量份的氧化石墨烯分散液、1~1.5质量份的十二烷基磺酸钠、1~1.5质量份的十二醇和1~1.5质量份的树脂胶在40~60℃条件下均匀混合，得到混合液；在转速为1500~2000r/min的条件下，将所述混合液搅拌10~15min，再向搅拌中的混合液中加入1~2.5质量份的结合剂，继续搅拌5~10min，得到泡沫料浆；然后将所述泡沫料浆浇注成型，冷冻干燥10~18h，最后在80~100℃条件下干燥18~24h，制得泡沫石墨烯光热材料； 所述结合剂为酚醛树脂或为环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的泡沫石墨烯光热材料的制备方法，其特征在于所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.5~1.2mg/mL。
3.根据权利要求1所述的泡沫石墨烯光热材料的制备方法，其特征在于所述冷冻干燥的温度为-50~-45℃。
4.一种泡沫石墨烯光热材料，其特征在于所述泡沫石墨烯光热材料是根据权利要求1~3项中任一项所述泡沫石墨烯光热材料的制备方法所制备的泡沫石墨烯光热材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111517793A (zh) * 2020-04-30 2020-08-11 武汉科技大学 一种石墨化炭化稻壳泡沫光热材料及其制备方法
CN112642398B (zh) * 2020-12-02 2022-09-27 江西艾斯新材料科技有限公司 一种新型蜂窝分子吸附材料及其制备方法
CN112897618B (zh) * 2021-01-25 2022-04-12 浙江大学 能高效处理盐水和废水的三维光热转换材料及装置和方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104401985A (zh) * 2014-11-20 2015-03-11 东南大学 一种构建石墨烯保护结构的方法
CN105384165A (zh) * 2015-12-18 2016-03-09 首都师范大学 一种海绵状轻质石墨烯气凝胶的制备方法
CN105600777A (zh) * 2016-01-29 2016-05-25 北京理工大学 一种聚苯乙烯修饰的三维石墨烯泡沫的制备方法
CN106832758A (zh) * 2017-03-06 2017-06-13 东北大学秦皇岛分校 一种石墨烯/酚醛树脂导热复合材料及其制备方法
CN107739066A (zh) * 2017-10-27 2018-02-27 成都新柯力化工科技有限公司 一种利用光热转化功能淡化、净化海水的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104401985A (zh) * 2014-11-20 2015-03-11 东南大学 一种构建石墨烯保护结构的方法
CN105384165A (zh) * 2015-12-18 2016-03-09 首都师范大学 一种海绵状轻质石墨烯气凝胶的制备方法
CN105600777A (zh) * 2016-01-29 2016-05-25 北京理工大学 一种聚苯乙烯修饰的三维石墨烯泡沫的制备方法
CN106832758A (zh) * 2017-03-06 2017-06-13 东北大学秦皇岛分校 一种石墨烯/酚醛树脂导热复合材料及其制备方法
CN107739066A (zh) * 2017-10-27 2018-02-27 成都新柯力化工科技有限公司 一种利用光热转化功能淡化、净化海水的方法

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