复合水凝胶、复合气凝胶及其制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种复合水凝胶、复合气凝胶及其制备方法、应用，复合水凝胶的制备方法包括以下步骤：将氧化石墨烯混合液进行辐照处理得复合水凝胶；氧化石墨烯混合液包括氧化石墨烯分散液、水溶性贵金属化合物、含有丙烯基的化合物和醇类化合物；其中，含有丙烯基的化合物包括丙烯酸和/或丙烯酸衍生物；其中，所述氧化石墨烯分散液中包括氧化石墨烯；氧化石墨烯混合液中，氧化石墨烯与水溶性贵金属化合物的质量比为1：(0.01

【技术实现步骤摘要】
复合水凝胶、复合气凝胶及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及一种复合水凝胶、复合气凝胶及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]石墨烯是一种由碳原子形成的二维晶体材料，其结构类似于石墨，具有高机械强度、优异的导电性、导热性和化学稳定性等性质，具有极高的应用潜力。石墨烯可被用于能源储存与转化、催化剂、传感器、电子器件、生物医学、环境保护等领域。从实际应用角度考虑，将纳米石墨烯材料转变为宏观结构材料无疑是非常有价值的研究方向。目前的研究集中在如何将石墨烯应用于实际领域，以及如何制备出具有宏观结构的石墨烯材料。
[0003]例如在利用太阳能驱动加热海水蒸发获得淡水领域便已逐渐开展宏观三维石墨烯基块体凝胶材料的研究。海水淡化技术的应用可以为缺水或含盐度高的地区提供水资源，特别是在沿海地区，其应用具有十分广泛的前景。传统工业上的海水淡化技术主要包括多级闪蒸、反渗透膜分离等传统方法，但这些技术存在效率低、能耗高和膜易污染等缺点和不足。相较之下，利用清洁可持续的太阳能驱动的海水淡化技术是一种环保型且能源利用率高的淡化方式。一个高效的太阳能蒸发器以优异的光热转换材料和源源不断的输水部分为关键。其中，光热材料主要包括贵金属纳米颗粒、半导体纳米颗粒、近红外、有机和碳基材料。贵金属纳米粒子(如Ag、Au、Pt、Pd等)因具有超小尺寸、高比表面积和局域表面等离子效应而在太阳光谱范围内具有宽带吸收，是广为使用的光热材料。但是贵金属纳米粒子容易聚集，在制备应用过程中需要克服这一困难。
[0004]聚丙烯酰胺水凝胶是一种通过聚合丙烯酰胺单体得到的具有高度亲水性的凝胶材料。若采用常规的化学合成方法将石墨烯、银与高亲水化合物混合得到蒸发和供水一体的复合材料，其制备过程比较复杂，需要添加多种交联剂、引发剂和还原剂。
[0005]高能射线辐照技术是一种利用高能射线对物质进行破坏、改性或杀灭微生物的技术。高能射线主要包括电子、质子、中子和γ射线等，能够穿透物质并与物质内部的原子相互作用，引发许多物理、化学和生物学效应。目前广泛应用于食品工业、医药卫生、材料科学、化工等领域，但其在石墨烯、贵金属与聚丙烯酰胺基的复合水凝胶、复合气凝胶制备方面鲜有报道。因此，将高能射线辐照应用于制备石墨烯/聚丙烯酰胺基/贵金属复合水凝胶、复合气凝胶的方法有待开发，其对石墨烯的应用研究及市场化生产具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决现有技术中复合水凝胶和复合气凝胶无法同时满足高吸水性能和高光热转换效率以及制备过程复杂的问题，提供了一种复合水凝胶、复合气凝胶及其制备方法、应用。该制备方法操作简单，制得的复合水凝胶、复合气凝胶可以同时具有优异的吸水性能和光热转换效率。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
[0008]本专利技术提供了一种复合水凝胶的制备方法，其包括下述步骤：将氧化石墨烯混合
液进行辐照处理得复合水凝胶；
[0009]所述氧化石墨烯混合液包括氧化石墨烯分散液、水溶性贵金属化合物、含有丙烯基的化合物和醇类化合物；其中，所述含有丙烯基的化合物包括丙烯酸和/或丙烯酸衍生物；其中，所述氧化石墨烯分散液中包括氧化石墨烯；
[0010]所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：(0.01
‑
3)；
[0011]所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：(1
‑
10000)。
[0012]本专利技术中，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比较佳地为1：(0.3
‑
2)，更佳地为1：(0.4
‑
1)，例如为1：0.8。
[0013]本专利技术中，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比较佳地为1：(100
‑
1000)，更佳地为1：(200
‑
700)，例如为1：400、1：500或1：250。
[0014]本专利技术中，所述氧化石墨烯混合液中的所述氧化石墨烯的浓度较佳地为0.05
‑
10mg/mL，更佳地为0.1
‑
5mg/mL，例如为1mg/mL、1.5mg/mL或3mg/mL。
[0015]本专利技术中，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比较佳地为2％
‑
90％，更佳地为10％
‑
50％，例如为20％或30％。
[0016]在本专利技术某些优选的实施方案中，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与水溶性贵金属化合物的质量比为1：(0.3
‑
1)，所述氧化石墨烯与含有丙烯基的化合物的质量比为1：(400
‑
1000)，所述氧化石墨烯混合液中的所述氧化石墨烯的浓度为1
‑
5mg/mL，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比为30％
‑
50％。
[0017]在本专利技术一优选的实施方案中，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：0.5，所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：500，所述氧化石墨烯的浓度为3mg/mL，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比为50％。
[0018]在本专利技术一优选的实施方案中，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：1，所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：1000，所述氧化石墨烯的浓度为5mg/mL，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比为30％。
[0019]在本专利技术一优选的实施方案中，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：0.8，所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：400，所述氧化石墨烯的浓度为5mg/mL，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比为30％。
[0020]在本专利技术一优选的实施方案中，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：0.3，所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：400，所述氧化石墨烯的浓度为1mg/mL，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比为30％。
[0021]本专利技术中，所述复合水凝胶的制备方法较佳地包括以下步骤：将所述氧化石墨烯分散液与所述水溶性贵金属化合物混合后得第一混合液；将所述第一混合液与所述含有丙烯基的化合物的水溶液、所述醇类化合物混合后得氧化石墨烯混合液；将所述氧化石墨烯混合液进行辐照处理得复合水凝胶。
[0022]本专利技术中，所述水溶性贵金属化合物较佳地为水溶性贵金属酸和/或水溶性贵金属盐。
[0023]其中，所述水溶性贵金属酸例如为硝酸银、氯金酸、氯铂酸和氯钯酸中的一种或多种。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合水凝胶的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：将氧化石墨烯混合液进行辐照处理得复合水凝胶；所述氧化石墨烯混合液包括氧化石墨烯分散液、水溶性贵金属化合物、含有丙烯基的化合物和醇类化合物；其中，所述含有丙烯基的化合物包括丙烯酸和/或丙烯酸衍生物；其中，所述氧化石墨烯分散液中包括氧化石墨烯；所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：(0.01
‑
3)；所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：(1
‑
10000)。2.如权利要求1所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：(0.3
‑
2)，较佳地为1：(0.4
‑
1)，例如为1：0.8；和/或，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：(100
‑
1000)，较佳地为1：(200
‑
700)，例如为1：400、1：500或1：250；和/或，所述氧化石墨烯混合液中的所述氧化石墨烯的浓度为0.05
‑
10mg/mL，较佳地为0.1
‑
5mg/mL，例如为1mg/mL、1.5mg/mL或3mg/mL；和/或，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比为2％
‑
90％，较佳地为10％
‑
50％，例如为20％或30％。3.如权利要求1所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：(0.3
‑
1)，所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：(400
‑
1000)，所述氧化石墨烯混合液中的所述氧化石墨烯的浓度为1
‑
5mg/mL，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比为30％
‑
50％。4.如权利要求1所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述水溶性贵金属化合物为水溶性贵金属酸和/或水溶性贵金属盐；其中，所述水溶性贵金属酸例如为硝酸银、氯金酸、氯铂酸和氯钯酸中的一种或多种；其中，所述水溶性贵金属盐例如为氯金酸盐、氯铂酸盐和氯钯酸盐中的一种或多种；其中，所述氯钯酸盐较佳地为氯钯酸钠；其中，所述氯铂酸盐较佳地为氯铂酸钠；其中，氯钯酸盐较佳地为氯钯酸钠；和/或，所述的醇类化合物包括碳原子数为1
‑
4的一元醇、碳原子数为2
‑
8的二元醇和碳原子数为3
‑
8的三元醇中的一种或多种；其中，所述碳原子数为1
‑
4的一元醇包括一元伯醇、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李吉豪，林琳，李林繁，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：