CN113772667B - 可高效产生太阳能蒸汽的氧化石墨烯基多孔光热材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供可高效产生太阳能蒸汽的氧化石墨烯基多孔光热材料的制备方法，包括以下步骤：S1，hummers法制备氧化石墨烯；S2，定向排列氧化石墨烯基多孔光热材料的制备；S3，亲水疏油氧化石墨烯基多孔光热材料的制备。本发明首先以定向冷冻和简单碳化为主要手段，介绍了可高效产生太阳能蒸汽并具有对齐通道和疏油性的氧化石墨烯基多孔光热材料的合成方法。其次介绍了其在海水淡化和(含油或含染料)废水净化处理方面的应用。本发明的氧化石墨烯基多孔光热材料具有较高的太阳能转换效率、优异的耐盐和抗污性能，在未来的海水淡化和(含油、含染料)废水净化处理方面具有一定的实际应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种可高效产生太阳能蒸汽的氧化石墨烯基多孔光热材料及其制备方法和应用，本发明还涉及该材料在海水淡化和(含油、含染料)废水净化处理方面的应用。
背景技术
如今，全球变暖和工业污染越来越严重，传统的海水淡化技术，如反渗透(RO)、微滤、超滤、多效蒸馏、多级闪蒸、吸附等，具有低效率、高成本、冗余操作和巨大能耗的局限性，这加剧了温室效应和环境污染，从而阻碍了它们的大规模应用。因此，通过更实际的方式使用清洁能源作为投入来有效生产淡水是刻不容缓的。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源。最近，太阳能蒸汽淡化(SSG)由于其高蒸发率和太阳能转换效率、简单易操作以及仅使用清洁的太阳能辐射作为能量输入而受到越来越多的关注。与使用太阳能辐射作为热源的普通水蒸发相比，普通水蒸发具有由于大部分太阳能无效转换成大量水或损失到外部环境中而导致转换效率低的缺点，SSG的高太阳能转换效率归因于其独特的界面蒸发方式，即太阳辐射仅被收集并位于水-空气界面，加热薄的空气-水表层，从而可以有效地减少热量损失。基于这些优点，SSG被认为是淡水脱盐和生产的最有效的方法之一。SSG产生的理想界面加热装置具有以下优点：宽的太阳能吸收范围、高的光热转换效率、低的热导率、定向的孔隙和用于水分子传输的丰富的孔隙率。迄今为止，用于高效太阳能界面蒸发的材料包括碳基材料、共轭微孔聚合物、复合材料、生物质材料和金属纳米材料。众所周知，石油在水中无处不在，大多数光热材料是亲水亲油的。一旦油污染了孔隙，水分子就不能正常输送到样品表面，大大降低了光热材料的光热转换效率。幸运的是，疏油和亲水性材料的研发解决了这些问题，进一步构建了疏油性能。光热材料在太阳能界面蒸发方面的实际应用，特别是在含油废水领域，扩大了界面蒸发的应用范围。因此，开发探究新型高性能光热材料将成为今后研究的主要方向。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了可高效产生太阳能蒸汽并具有对齐通道和疏油性的氧化石墨烯基多孔光热材料及其制备方法，和其在海水淡化和(含油、含染料)废水净化处理方面的应用。
本发明提供可高效产生太阳能蒸汽的氧化石墨烯基多孔光热材料的制备方法，包括以下步骤：
S1，hummers法制备氧化石墨烯；
S2，定向排列氧化石墨烯基多孔光热材料的制备：将氧化石墨烯和聚乙烯醇用去离子水分别分散或溶解后混合均匀，氧化石墨烯和聚乙烯醇的质量比为0.5-1.5:1，采用超声的方法去除气泡，之后将混合物匀速放入液氮中进行冷冻，得到固化产物，然后将固化产物在冷冻干燥机中进行冷冻干燥，得到氧化石墨烯前体，将氧化石墨烯前体进行碳化，得到定向排列氧化石墨烯基多孔光热材料，命名为GO-1；
S3，亲水疏油氧化石墨烯基多孔光热材料的制备：将GO-1浸入聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中，得到PDDA改性的GO-1；将PDDA改性的GO-1先后用海藻酸钠盐溶液和氯化钙溶液浸泡，获得Ca2+/藻酸盐水凝胶涂层；然后将Ca2+/藻酸盐水凝胶涂层的表面浸入聚二烯丙基二甲基氯化铵中，最后浸入全氟辛酸钠中进行疏油改性，取出后干燥得到亲水疏油氧化石墨烯基多孔光热材料。
作为优选，步骤S2中，所述氧化石墨烯和聚乙烯醇的质量比为1:1。
作为优选，步骤S2中，将混合物匀速放入液氮中进行冷冻时，速度为3-5mm/min。
作为优选，步骤S2中，所述冷冻干燥具体为：-50℃冷冻干燥3天。
作为优选，步骤S2中，所述碳化具体为：将氧化石墨烯前体匀速升温至200℃碳化2h，然后匀速冷却。
作为优选，步骤S2中，所述碳化具体为：将氧化石墨烯前体以2℃/min的速率匀速升温至200℃碳化2h，然后以2℃/min的速率匀速冷却。
步骤S3中，将GO-1浸入聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中的时间为18-22min；将将PDDA改性的GO-1浸泡在海藻酸钠盐溶液中的时间为2min，在氯化钙溶液中浸泡的时间为18-22min；将Ca2+/藻酸盐水凝胶涂层的表面浸入PDDA溶液中的时间为2min，浸入全氟辛酸钠溶液中的时间为18-22min。
本发明还提供可高效产生太阳能蒸汽的氧化石墨烯基多孔光热材料，是应用上述的方法制备得到的。
本发明还提供上述的可高效产生太阳能蒸汽的氧化石墨烯基多孔光热材料在海水淡化或在含油含染料废水净化处理中的应用。
作为优选，是将可高效产生太阳能蒸汽的氧化石墨烯基多孔光热材料置于海水或含油含染料废水中，进行阳光照射。
本发明首先以定向冷冻和简单碳化为主要手段，介绍了可高效产生太阳能蒸汽并具有对齐通道和疏油性的氧化石墨烯基多孔光热材料的合成方法。其次介绍了其在海水淡化和(含油或含染料)废水净化处理方面的应用。此外，本发明通过液氮定向冷冻获得有序结构，使材料具有良好的耐盐性，然后通过表面疏油改性制备疏油层，增加了材料的疏油性。超疏油性和高效的耐盐性使其表现出优异的太阳能蒸汽淡化性能。通过对其应用的研究，初步认为本发明中合成的可高效产生太阳能蒸汽并具有对齐通道和疏油性的氧化石墨烯基多孔光热材料具有较高的太阳能转换效率、优异的耐盐和抗污性能，在未来的海水淡化和(含油、含染料)废水净化处理方面具有一定的实际应用价值。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的可高效产生太阳能蒸汽并具有对齐通道和疏油性的氧化石墨烯基多孔光热材料的制备路线图。
图2中，a，d为GO-1的光学照片，b，c，e，f为GO-1和GO-2的扫描电子显微镜图。
图3中，a为GO-1的压汞/挤压曲线图，b为GO-1的大孔直径分布图。
图4为GO-1、GO-2在纯水中的润湿性及接触角和在含红油-O染料的正十六烷中的疏油性及接触角。
图5中，a为在一个太阳，不含光热物质的纯水条件下，GO-1在纯水中，GO-2在20％氯化钠中，GO-2在10％正十六烷油性水中，GO-1在10％正十六烷油性水中的质量随时间变化图，b为在1个太阳、不含光热物质的纯水条件下，GO-1在纯水中，GO-1在20％氯化钠中，GO-2在10％正十六烷油性水中，GO-1在10％正十六烷油性水中的蒸发速率(●)和蒸发效率(★)。
图6为GO-1在1个太阳下进行10次循环的蒸发效率测试。
图7为GO-2蒸发模拟海水离子浓度前后对比图。
图8为GO-2蒸发亚甲基蓝水溶液紫外吸收光谱对比图。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为市售。
本发明的可高效产生太阳能蒸汽并具有对齐通道和疏油性的氧化石墨烯基多孔光热材料的制备方法如图1所示。
图1为本发明的可高效产生太阳能蒸汽的氧化石墨烯基多孔光热材料的制备路线图。
本发明的可高效产生太阳能蒸汽的氧化石墨烯基多孔光热材料的制备方法步骤如下：
一、hummers法进行氧化石墨烯的制备
(1)石墨预氧化
取7.5mL浓硫酸、1.5g过二硫酸钾、1.5g五氧化二磷于50mL的三口烧瓶中，加热至90℃，搅拌15min后冷却至80℃。向其中缓慢加入1.8g石墨粉，保持温度在80℃，搅拌4.5h，生成黑色沉淀混合物。反应结束后将混合物冷却至室温，用300mL去离子水稀释，静置一夜，用蒸馏水将处理后的石墨洗至中性，在室温下干燥24h，得到预氧化的石墨。
其中，浓硫酸与五氧化二磷：插层剂；过二硫酸钾：氧化剂。预氧化后，石墨在水中溶解度增大。
(2)氧化石墨烯的制备
量取19mL浓硫酸加入到250mL三口烧瓶中，用冰水浴冷却至0℃左右。在搅拌下加入步骤(1)已经预氧化处理的石墨，快速搅拌至石墨粉全溶。缓慢加入9.0g高锰酸钾，控制温度不超过10℃，加毕后继续搅拌2h，此时石墨烯边缘部分发生卷曲，此阶段为低温反应阶段。将混合物升温至35℃±3℃反应2h，随着反应的进行，混合物会变得粘稠，呈现出褐色，此阶段为低温反应阶段。中温反应结束后，在三口烧瓶中缓慢加入138mL去离子水，此时会有较大升温，因氧化石墨层在热张力作用下会分离成单层，解离后的片层在高温下会重新聚合为多层的碳粒，导致GO产率下降，所以需要控制温度不超过60℃，随着蒸馏水的加入，混合物内会产生大量的气泡，且颜色加深，去离子水加毕后，将温度升至96℃±2℃，保持30min，此阶段为高温脱水反应阶段。向反应体系加入420mL去离子水和7.5mL双氧水，去离子水：使石墨膨胀。双氧水：除去多余的高锰酸钾，氧化成2价锰离子除去，溶液会由褐色变成亮黄色，将反应后的混合物静置一夜。用预先配置好的3％的HCl溶液洗涤直至无SO4 2-(用BaCl2溶液检测)，再用蒸馏水洗涤至中性，将洗好的胶体倒入洁净的表面皿中，55℃干燥48h，研磨，密封保存，得到氧化石墨烯，命名为GO。
其中，浓硫酸：强质子酸，进入石墨层间；高锰酸钾：强氧化剂氧化，增强浓硫酸氧化性。得到的氧化石墨在水中溶解度变大，稳定性增加。
二、定向排列氧化石墨烯基多孔光热材料的制备
将GO置于去离子水中，通过超声制备成浓度为8-12mg/mL的分散体，按照mGO:mPVA＝1:1的质量比称取聚乙烯醇(PVA，分子量为80000-120000，作用：交联剂)，然后溶于去离子水中，加热至96℃使PVA完全溶解。然后将聚乙烯醇溶液冷却至室温，得到浓度为8-12mg/mL的聚乙烯醇溶液。向聚乙烯醇溶液中加入GO分散体，其中mGO:mPVA的质量比＝1:1，快速搅拌溶液，使GO分散体和聚乙烯醇溶液混合均匀，并超声15min去除气泡。然后将混合物倒入玻璃瓶中，以匀速比如3-4mm/min的速度缓慢垂直放入液氮中冷冻，匀速是为了形成的孔定向排列，通过液氮形成自下而上定向排列的冷冻控制孔，使GO气凝胶前体的孔隙有序、垂直排列。溶液完全固化后，在冷冻干燥机中冷冻干燥，比如在-48-52℃冷冻干燥3天，拿出后放置室温下，2min后无水珠出现即为冷冻干燥完全，得到GO-1前体；液氮冷冻后材料内会有冰晶生成，通过冷冻干燥机对材料进行冷冻干燥会使材料内的冰晶升华，从而在材料内留下孔。最后，GO-1前体在氮气气氛中以匀速比如2℃/min的速度升温至200℃碳化2h，然后以2℃/min的速度冷却后，得到定向排列氧化石墨烯基多孔光热材料，命名为GO-1。制备的GO-1为定向多孔黑色圆柱体。
将GO-1前体在氮气气氛中碳化是为了使材料变黑容易吸光，石墨化程度升高。选择该碳化温度是因为材料变黑的程度大且吸光性能好。
制备得到的定向排列氧化石墨烯基多孔光热材料有利于水分子的传输，提高了界面蒸发***的光热转换效率。
聚乙烯醇和GO分散体用量比优化过程如下：
分别进行了GO与PVA质量比0.5：1、1：1、1：1.5的实验，根据扫描电子显微镜测试结果，两者质量比为1：1得到的材料的孔较为密集。
三、亲水疏油氧化石墨烯基多孔光热材料的制备
将GO-1浸入聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA，1.0mg/L)溶液中18-22min，使表面带正电荷，得到PDDA改性的GO-1。然后将PDDA改性的GO-1浸泡在海藻酸钠盐溶液(0.4wt％)中2min，再在氯化钙溶液(0.1M)中浸泡18-22min后获得Ca2+/藻酸盐水凝胶涂层。然后，将Ca2 +/藻酸盐水凝胶涂层的表面浸入PDDA溶液(1.0mg/L)中2min，最后浸入全氟辛酸钠(PFO，0.1M)溶液中18-22min，室温干燥后得到亲水疏油氧化石墨烯基多孔光热材料，命名为GO-2。
其中，PDDA：使GO-1表面带正电荷；海藻酸钠与氯化钙：钙离子与海藻酸钠交联形成水凝胶涂层，使GO-1材料亲水；PFO：疏油改性。
实施例1定向排列氧化石墨烯基多孔光热材料的制备
一、hummers法进行氧化石墨烯的制备
(1)石墨预氧化
取7.5mL浓硫酸、1.5g过二硫酸钾、1.5g五氧化二磷于50mL的三口烧瓶中，加热至90℃，搅拌15min后冷却至80℃。向其中缓慢加入1.8g石墨粉，保持温度在80℃，搅拌4.5h，生成黑色沉淀混合物。反应结束后将混合物冷却至室温，用300mL去离子水稀释，静置一夜，用蒸馏水将处理后的石墨洗至中性，在室温下干燥24h，得到预氧化的石墨。
(2)氧化石墨烯的制备
量取19mL浓硫酸加入到250mL三口烧瓶中，用冰水浴冷却至0℃左右。在搅拌下加入步骤(1)已经预氧化处理的石墨，快速搅拌至石墨粉全溶。缓慢加入9.0g高锰酸钾，控制温度不超过10℃，加毕后继续搅拌2h，此时石墨烯边缘部分发生卷曲，此阶段为低温反应阶段。将混合物升温至35℃反应2h，随着反应的进行，混合物会变得粘稠，呈现出褐色，此阶段为中温反应阶段。中温反应结束后，在三口烧瓶中缓慢加入138mL去离子水，此时会有较大升温，因氧化石墨层在热张力作用下会分离成单层，解离后的片层在高温下会重新聚合为多层的碳粒，导致GO产率下降，所以需要控制温度不超过60℃，随着蒸馏水的加入，混合物内会产生大量的气泡，且颜色加深，去离子水加毕后，将温度升至96℃±2℃，保持30min，此阶段为高温脱水反应阶段。向反应体系加入420mL去离子水和7.5mL双氧水，溶液会由褐色变成亮黄色，将反应后的混合物静置一夜。用预先配置好的3％的HCl溶液洗涤直至无SO4 2-(用BaCl2溶液检测)，再用蒸馏水洗涤至中性，将洗好的胶体倒入洁净的表面皿中，55℃干燥48h，研磨，密封保存，得到氧化石墨烯，命名为GO。
二、定向排列氧化石墨烯基多孔光热材料(GO-1)的制备
将GO置于去离子水中，通过超声制备成浓度为10mg/mL的分散体，按照mGO:mPVA＝1:1的质量比称取聚乙烯醇(PVA，分子量为100000，作用：交联剂)，然后溶于去离子水中，加热至96℃使PVA完全溶解。然后将聚乙烯醇溶液冷却至室温，得到浓度为10mg/mL的聚乙烯醇溶液。向聚乙烯醇溶液中加入等体积的GO分散体，快速搅拌溶液，使GO分散体和聚乙烯醇溶液混合均匀，并在超声15min去除气泡。然后将混合物倒入玻璃瓶中，以4mm/min的速度缓慢放入液氮中冷冻，通过液氮形成自下而上定向排列的冷冻控制孔，使GO气凝胶前体的孔隙有序、垂直排列。溶液完全固化后，在冷冻干燥机中在-50℃下冷冻干燥3天，拿出后放置室温下，2min后无水珠出现即为冷冻干燥完全，得到GO-1前体。最后，GO-1前体在氮气气氛中以2℃/min的速度升温至200℃碳化2h，然后以2℃/min的速度冷却后，得到定向排列氧化石墨烯基多孔光热材料，命名为GO-1。
制备的GO-1为定向多孔黑色圆柱体，高1cm，直径2.3cm。
图2中，a，d为GO-1的光学照片，b，c，e，f为GO-1和GO-2的扫描电子显微镜图。
如图2b所示，为GO-1横截面的扫描电子显微镜图，可以看到GO-1具有大小和形状均一的致密孔结构。
如图2e-f所示，为GO-1纵截面的扫描电子显微镜图，可以看到定向有序的孔隙。这样的结构更有利于水分子的传递，提高界面蒸发***的光热转换效率。
使用压汞法(MIP)测试GO-1的孔径以及中孔和大孔的孔径分布，具体测试方法为：采用美国麦克仪器公司Autopore9520型高性能全自动压汞仪，计算机程控点式测量。从GO-1上不同区域切割若干1cm3的小块，将切割下来的小块放在真空烘箱中加热至110℃处理4h。然后将其放置在一干净、干燥的容积为1cm3的样品膨胀仪中抽真空进行测试。测试结果见图3。
图3中，a为GO-1的压汞/挤压曲线图，b为GO-1的大孔直径分布图。
如图3a-b所示，使用压汞法(MIP)测试GO-1的孔径以及中孔和大孔的孔径分布，当孔径在300nm左右时，压汞体体积趋于平缓，孔隙率为84.2％，平均孔径为338.5nm，说明GO-1主要由大孔组成。
实施例2亲水疏油氧化石墨烯基多孔光热材料的制备
(1)定向排列氧化石墨烯基多孔光热材料(GO-1)的制备：同实施例1。
(2)将GO-1浸入聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA，1.0mg/L)溶液中20min，使表面带正电荷，然后将PDDA改性的GO-1浸泡在海藻酸钠盐溶液(0.4wt％)中2min，再在氯化钙溶液(0.1M)中浸泡20min后获得Ca2+/藻酸盐水凝胶涂层。最后，将Ca2+/藻酸盐水凝胶覆盖的表面浸入PDDA溶液(1.0mg/L)中2min，然后浸入全氟辛酸钠(PFO，0.1M)溶液中20min，室温干燥后得到亲水疏油氧化石墨烯基多孔光热材料，命名为GO-2。
如图2c所示，为GO-2横截面的扫描电子显微镜图，与GO-1相比，其孔结构变得更加致密。
GO-1和GO-2在纯水中的润湿性和在含红油-O染料的正十六烷中的疏油性实验如下：
将两张卫生纸分别放在干燥的GO-1和GO-2上，然后放入纯水中测试润湿性，两张卫生纸分别在28s和180s完全渗透。将两张卫生纸分别放在干燥的GO-1和GO-2上，整体放入含红油-O染料的正十六烷中进行疏油试验，GO-1上的卫生纸在58s内被正十六烷完全浸润，GO-2由于具有疏油性，可以浮在液体上，5min后卫生纸仍能保持干燥。
图4为GO-1、GO-2在纯水中的润湿性及接触角和在含红油-O染料的正十六烷中的疏油性及接触角。
如图4中a所示，实施例1制备的GO-1与纯水的接触角为0°。图4中b所示，实施例2制备的GO-2与纯水的接触角小于30°，这一结果是因为GOP-2表面附着了一层含PFO的水凝胶涂层，其亲水性降低，因此浸润时间稍长。如图4中c所示，实施例1制备的GO-1与含红油-O染料的正十六烷的接触角为0°，图4中d所示，实施例2制备的GO-2与含红油-O染料的正十六烷的接触角为105°，大于90°，表明：疏油改性后的GO-2表现出优异的耐油性。
实施例3本发明的可高效产生太阳能蒸汽并具有对齐通道和疏油性的氧化石墨烯基多孔光热材料在模拟海水淡化和(含油、含染料)废水净化处理的应用。
一、将实施例1制备的GO-1和实施例2制备的GO-2分别置于不同环境(纯水、20％NaCl和10％十六烷油性水)下，在1个太阳(1kW/m2)下分别照射5分钟、30分钟和60分钟。利用实验室的模拟太阳试验装置***测试其蒸发性能。其中，通过电子分析天平实时监测***中水的质量变化，利用红外摄影技术监测材料顶部的温度变化。根据质量随时间变化的曲线的斜率可以得到GO-SSG的蒸发速率和蒸发效率。并在一个太阳下对GO-1进行了10次蒸发效率测试。
图5中，a为在一个太阳，不含光热物质的纯水条件下，GO-1在纯水中，GO-2在20％氯化钠中，GO-2在10％正十六烷油性水中，GO-1在10％正十六烷油性水中的质量随时间变化图，b为在1个太阳、不含光热物质的纯水条件下，GO-1在纯水中，GO-1在20％氯化钠中，GO-2在10％正十六烷油性水中，GO-1在10％正十六烷油性水中的蒸发速率(★)和蒸发效率(●)。
如图5中a-b所示，一个太阳照射60分钟后，GO-1在纯水中的表面温度从21.9℃上升到45.1℃，GO-2在20％氯化钠溶液中的表面温度从19.5℃上升到40.5℃，GO-2在10％正十六烷油性水的表面温度从20.0℃提高到40.2℃。GO-1在纯水中的蒸发速率为1.63kw/m2/h，蒸发效率为92％；而不含光热材料的纯水的蒸发速率为0.4114kW/m2/h，蒸发效率为8.197％。其值远小于同等光照下的GO-1，说明GO-1的定向排列通道有利于水分子的传输，具有高效的太阳能转换性能。
GO-2在10％正十六烷油性水中的蒸发速率为1.48kw/m2/h，蒸发效率为84％。GO-1在10％正十六烷油性水中的蒸发速率为1.10kw/m2/h，蒸发效率为55％，说明GO-2具有优异的疏油性能，在含油废水中也具有良好的蒸发效率。GO-2在20％氯化钠溶液中的蒸发速率为1.52kw/m2/h，蒸发效率为86％，说明GO-2具有良好的耐盐性。
图6为GO-1在纯水中1个太阳下进行10次循环的蒸发效率测试。
如图6所示，GO-1在1个太阳照射下进行了10次循环的蒸发效率测试，其平均效率为92％。
二、将GO-2置于模拟海水中加热蒸发，收集蒸发的冷凝液进行离子浓度测试。模拟海水中存在的离子及其起始浓度分别为Na+(10473.6mg/L)，Mg2+(6723.2mg/L)，Ca2+(396.4mg/L)，K+(382.7mg/L)。
图7为GO-2蒸发模拟海水离子浓度前后对比图。
如图7所示，将GO-2置于模拟海水中加热蒸发，收集蒸发的冷凝液进行离子浓度测试，模拟海水中存在的离子及其起始浓度分别为Na+(10473.6mg/L)，Mg2+(6723.2mg/L)，Ca2+(396.4mg/L)，K+(382.7mg/L)；蒸发水中存在的离子及其浓度分别为Na+(25.199mg/L)，Mg2+(6.814mg/L)，Ca2+(1.462mg/L)，K+(1.401mg/L)。说明GO-2过滤效果明显，每种离子浓度都低于膜或蒸馏海水淡化的值，并远低于饮用水标准值。
三、将GO-2置于亚甲基蓝水溶液中，加热蒸发，收集蒸发的冷凝水，用紫外-可见分光光度计检测有无亚甲基蓝的高强度峰。
图8为GO-2蒸发亚甲基蓝水溶液紫外吸收光谱对比图。
如图8所示，将GO-2置于亚甲基蓝水溶液中，加热蒸发，收集蒸发的冷凝水，可以清楚地看到液体从蓝色蒸发过滤成无色透明的液体，用紫外-可见分光光度计检测，亚甲基蓝水溶液在660nm处测得一个高强度峰，蒸发水测得的高强度峰在此消失，这证明GO-2成功滤除了亚甲基蓝，说明GO-2可以过滤有色染料。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.可高效产生太阳能蒸汽的氧化石墨烯基多孔光热材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，hummers法制备氧化石墨烯；
S2，定向排列氧化石墨烯基多孔光热材料的制备：将氧化石墨烯和聚乙烯醇用去离子水分别分散或溶解后混合均匀，氧化石墨烯和聚乙烯醇的质量比为0.5-1.5:1，采用超声的方法去除气泡，之后将混合物匀速缓慢垂直放入液氮中进行冷冻，速度为3-5 mm/min，得到固化产物，然后将固化产物在冷冻干燥机中进行冷冻干燥，得到氧化石墨烯前体，将氧化石墨烯前体在氮气气氛中升温至200℃进行碳化，得到定向排列氧化石墨烯基多孔光热材料，命名为GO-1；
S3，亲水疏油氧化石墨烯基多孔光热材料的制备：将GO-1浸入聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中，得到PDDA改性的GO-1；将PDDA改性的GO-1先后用海藻酸钠盐溶液和氯化钙溶液浸泡，获得Ca2+/藻酸盐水凝胶涂层；然后将Ca2+/藻酸盐水凝胶涂层的表面浸入聚二烯丙基二甲基氯化铵中，最后浸入全氟辛酸钠中进行疏油改性，取出后干燥得到亲水疏油氧化石墨烯基多孔光热材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述氧化石墨烯和聚乙烯醇的质量比为1:1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述冷冻干燥具体为：-50℃冷冻干燥3天。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述碳化具体为：将氧化石墨烯前体匀速升温至200℃碳化2 h，然后匀速冷却。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述碳化具体为：将氧化石墨烯前体以2℃/min的速率匀速升温至200℃碳化2 h，然后以2℃/min的速率匀速冷却。
6.可高效产生太阳能蒸汽的氧化石墨烯基多孔光热材料，是应用权利要求1-5任一项所述的方法制备得到的。
7.权利要求6所述的可高效产生太阳能蒸汽的氧化石墨烯基多孔光热材料在海水淡化或在含油含染料废水净化处理中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：是将可高效产生太阳能蒸汽的氧化石墨烯基多孔光热材料置于海水或含油含染料废水中，进行阳光照射。
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