[发明专利]一种石墨烯黑体滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯黑体滤膜的制备方法，其包括以下步骤：制备层状氧化石墨烯；将层状氧化石墨烯溶于水中，配置石墨烯溶液；将石墨烯溶液抽滤到PVDF薄膜上，并烘干，得半成品；将半成品置于水合肼中，在加热的条件下进行反应得石墨烯黑体滤膜。本发明的有益效果为：本发明所述一种石墨烯黑体滤膜的制备方法，采用由PVDF和石墨烯组成的光吸收体，石墨烯单片是极佳的吸收体材料；基底PVDF膜是多孔结构，即所述石墨烯黑体滤膜内部具有大量毛细管将水分子运输到吸收体的表面，增大其蒸发面积、提高蒸发环境温度，增大蒸发速率；提高了系统光的吸收，及水蒸发时的温度；即所述石墨烯黑体滤膜的太阳能蒸馏效果明显高于传统的太阳能蒸馏效果。

技术领域

本发明涉及滤膜领域，具体涉及一种石墨烯黑体滤膜的制备方法。

背景技术

随着经济的发展社会的进步，能源短缺和淡水资源匮乏已经逐渐成为制约世界经济发展的关键因素。面对水资源危机的挑战，人们力求寻找一种高效低廉的净水技术。

太阳能蒸馏，就是蒸馏时其能量来自太阳的辐射。蒸馏过程基本上是把盐水汽化，使溶解了的盐类留在溶液中，然后使水蒸汽凝结而得到淡水。传统的太阳能蒸馏是将黑色吸收体置于海水的底部进行吸热，主要以顶棚式太阳能海水淡化装置为主。太阳光透过顶棚的透明盖后照射到蒸馏装置内部的海水层，太阳光被海水层底部的黑色吸收体吸收。吸收体将光能转换为热能加热海水，海水温度上升蒸发产生水蒸汽。然而传统太阳能蒸馏应用过程中有吸光率低、蒸发速率慢等缺点。因此寻找一种吸收率高、蒸发率快的太阳能蒸馏材料，是解决此问题的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种吸收率高、蒸发率快的太阳能蒸馏材料，石墨烯黑体滤膜的制备方法。

一种石墨烯黑体滤膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备层状氧化石墨烯；

a、取鳞片石墨粉和硝酸钠放入烧杯中，在冰浴的条件下，向烧杯中加入浓硫酸，并搅拌均匀，然后加入高锰酸钾，进行搅拌反应；在冰浴的条件下进行反应，浓硫酸的氧化性较低，不能提供插层反应的驱动力，而在加入氧化剂高锰酸钾后，石墨层面的边缘被首先氧化，即反应仅在石墨层的表层进行；同时硫酸氢根离子和具有极性的硫酸分子通过静电引力吸附在石墨层面的边缘；随着氧化过程的进行和强氧化剂高锰酸钾加入量的增加，石墨中的碳六角网络平面逐渐变成带有正电荷的平面大分子，因此硫酸氢根离子和具有极性的硫酸分子也逐渐插入到石墨层间，并最终形成硫酸－石墨层间化合物；

b、反应完成后，将反应液自然升温至室温，然后在加热的条件下进一步进行反应，得中间产物；将冰浴反应，转化成在加热条件下进行反应，因在加热条件下高锰酸钾的氧化性被强化，使硫酸－石墨层间化合物进一步发生深度氧化反应，这时候氧原子与碳原子以共价键相结合，碳六圆环被部分破坏，即反应由石墨层的表层转向石墨层的内部进行；

c、向盛有中间产物的烧杯中加入去离子水，搅拌反应一段时间，再加入热水，继续搅拌，然后加入双氧水，静置，除杂得层状氧化石墨烯；大量的水进入深度氧化的硫酸－石墨层间并排挤出硫酸，而水中的氢氧根则与硫酸氢根离子发生离子交换作用，置换出部分硫酸氢根离子，并与石墨层面上的碳原子相结合；双氧水的加入可以除去反应液中多余的高锰酸钾，将其氧化成溶于水的二价锰离子；

(2)将层状氧化石墨烯溶于水中，配置石墨烯溶液；

(3)将石墨烯溶液抽滤到PVDF薄膜上，并烘干，得半成品；PVDF薄膜即聚偏二氟乙烯膜是蛋白质印迹法中常用的一种固相支持物，膜孔径有大有小，随着膜孔径的不断减少，膜对低分子量的蛋白结合越牢固；PVDF薄膜的机械强度和坚韧度较高，耐热稳定性好，具有阻燃、低烟、抗紫外线性能。

(4)将半成品置于水合肼中，在加热的条件下进行反应得石墨烯黑体滤膜。水合肼为从国药购买的50％的水合肼水溶液。