[发明专利]一种RGO/棉海绵复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种RGO/棉海绵复合材料，由棉海绵以及负载在棉海绵上的还原氧化石墨烯组成，所述棉海绵由多层依次堆叠的层级结构组成，相邻层级结构之间形成竖向延伸的通道，以棉海绵内中心通道为起点，通道的宽度向两端方向依次递增。本发明还公开了上述RGO/棉海绵复合材料的制备方法。相比于现有的三维光热转换材料，本发明RGO/棉海绵复合材料呈三维骨架结构，通过形成两端间隙宽、中间间隙窄的结构，具有光热转换效率高、热损失低的优点；并且由于棉织物载体具有有效的连接结构(即层与层之间通过棉花纤维连接)以及有序的孔隙结构(孔隙结构均呈竖向排布)，使柔性RGO/棉海绵在干态和湿态下均具有优异的机械稳定性，因此复合材料具有良好的机械稳定性能。

技术领域

本发明涉及一种RGO/棉海绵复合材料，还涉及上述复合材料的制备方法。

背景技术

现有的三维光热转换材料(石墨烯基材料)在太阳光驱动水蒸发应用领域具有良好的应用前景。但上述三维光热转换材料存在原材料用量大、成本高，且由于材料内部的孔为三维网络结构且无序状排布，因此其在应用过程中存在热损失高、光热转换效率低的问题，并且由于其内部结构缺乏有效的连接以及存在无序的孔结构，因此其在潮湿状态下机械稳定性差，使用过程中容易损坏。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中三维光热转换材料存在的制备成本高且由于内部通孔呈无序状排布导致热损失高、光热转换效率低的问题，提供一种RGO/棉海绵复合材料，本发明还提供上述RGO/棉海绵复合材料的制备方法。

技术方案：本发明所述的RGO/棉海绵复合材料，由棉海绵以及负载在棉海绵上的还原氧化石墨烯组成，所述棉海绵由多层依次堆叠的层级结构组成，相邻层级结构之间具有竖向延伸的通道，以棉海绵内中心通道为起点，通道的宽度向两端方向依次递增。还原氧化石墨烯通过静电作用以及氢键作用附着在棉海绵上，相邻层级结构之间还交织有棉花纤维，即通道内具有横向延伸连接两个相邻层级结构的棉花纤维。

其中，所述棉海绵上还原氧化石墨烯的负载量为棉海绵质量的7％～25％。

其中，所述棉海绵沿层级结构堆叠方向拉伸30％～70％，得到两端通道宽度宽、中心区域通道宽度窄的棉海绵。

上述RGO/棉海绵复合材料的制备方法，具体为：先制备氧化石墨烯，再将棉海绵浸泡到氧化石墨烯水溶液中，浸泡后置于50～80℃下干燥，得到负载有还原氧化石墨烯的棉海绵；接着将乙醇润湿过的RGO/棉海绵以30％～70％的横向伸长率拉伸，最后用夹具固定获得的呈间距梯度排布的竖向通道。

其中，氧化石墨烯水溶液的浓度为1～3mg/mL，浸泡时间为20～50分钟。

其中，干燥时间为5～7h，棉海绵上还原氧化石墨烯的负载量为7％～25％。

其中，最后将拉伸后的RGO/棉海绵放置在烘箱中，在不低于75℃下干燥3～6h。

本发明制备工艺的机理为：棉海绵内具有多条沿竖向延伸的通道，棉海绵内中心区域通道的宽度窄，即相邻层级结构排布密集，棉海绵两端的通道宽度宽，即位于端部相邻层级结构排布疏松，中间密的作用是使光在窄的间隙中经过多次反射，提高材料对光的利用率，进而增大材料的光热转换效率，两边疏的作用是：两端与外界接触，容易损失热，宽的间距填充的空气多，空气的保温效果好，从而降低材料的热损失。

有益效果：相比于现有的三维光热转换材料，本发明RGO/棉海绵复合材料呈三维骨架结构，通过形成两端间隙宽、中间间隙窄的结构，具有光热转换效率高、热损失低的优点；并且由于棉织物载体具有有效的连接结构(即层与层之间通过棉花纤维连接)以及有序的孔隙结构(孔隙结构均呈竖向排布)，使柔性RGO/棉海绵在干态和湿态下均具有优异的机械稳定性，因此复合材料具有良好的机械稳定性能。

附图说明

图1为RGO(还原氧化石墨烯)负载量为7wt％的具有竖向排布通道的三维RGO/棉海绵实物图；