石墨烯/碳纳米管复合气凝胶制备及其光热蒸发性能评价 *
2021-07-12薄玉琴娄国生刘会娥
张 欢,薄玉琴,刘 欣,娄国生,陈 爽,刘会娥
(1. 中国石油大学(华东) 化学工程学院,山东 青岛 266580;2. 胜利石油管理局供水分公司,山东 东营 257061;3. 91286部队,山东 青岛 266021)
0 引 言
地球表面71%部分都被海洋覆盖,但海水不能直接饮用[1-2]。目前地球面临着严重的水资源、能源短缺、环境恶化等问题,这使得利用清洁高效的太阳能实施光热蒸发海水淡化备受关注。
光热材料是光热蒸发系统中最重要、最基础的一部分,其主要包括贵金属纳米粒子、无机半导体(金属氧化物/硫化物等)[3]、碳基纳米材料等。在这些材料中,碳基纳米材料—石墨烯[4-5]以其独有的优点而闻名,其具有优异的导热性、导电性、宽光吸收范围、高的比表面积和优异的机械性能[6-7],在光热转换应用方面具有良好前景。由于2D石墨烯纳米片间容易聚集,限制了其进一步的应用[8],所以往往将石墨烯制成3D气凝胶。Zhang等[9]将RGO与Fe2O3复合,利用Fe2O3纳米粒子提高材料的光吸收能力,与RGO协同工作,实现了复合材料的高效光热转换。Storer等[10]在石墨烯中添加了稻草纤维制备了石墨烯稻草纤维基3D气凝胶,其中稻草纤维减少了43.5%的石墨烯用量,降低了成本并增加了整体复合材料的机械强度。但现有的各类石墨烯气凝胶作为光热材料在淡化海水方面吸光性能仍有不足、光热转化效率较低[19],若将超黑材料碳纳米管(CNT)掺到石墨烯气凝胶中,可起到支撑作用,增加材料表面的粗糙度和疏松结构,使材料的吸光性能得以增强,从而提高光热转换效率。
本文采用一种简单的水热还原法制备出石墨烯/碳纳米管复合气凝胶,并在材料中加入少量羧甲基纤维素(CMC)来提高复合材料的亲水性。……
