CN107572626B - 一种兼具亲水性和自漂浮性能的黑色复合材料及制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼具亲水性和自漂浮性能的黑色复合材料及制备方法和应用，该复合材料由疏水的碳材料和亲水材料按一定比例混合后干燥制得。所述碳材料包括下述材料的一种或多种：石墨、膨胀石墨、石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、木炭、碳化植物纤维。所述的亲水材料包括下述材料的一种或多种：纤维素、纸纤维、羧甲基纤维素钠、植物纤维。因该复合材料经过处理具有较强的光吸收性能，且兼具亲水性和自漂浮性能，所以该材料可以直接以太阳能为能量进行水蒸发。该复合材料具有较高的光能利用率和水蒸发效率，且可以多次循环使用。故其可用于直接利用太阳能进行海水淡化和海水粗盐提取等方面。

Description

一种兼具亲水性和自漂浮性能的黑色复合材料及制备方法和 应用

技术领域

本发明属于光吸收领域，具体涉及一种兼具亲水性和自漂浮性能的黑色复合材料及制备方法和应用。

背景技术

太阳能可谓取之不尽用之不竭，而海水更是人类资源的宝库。另一方面在海水中提取各种盐分也是当今制盐业的主要方法。在日益突出的水资源缺乏问题下，直接利用太阳能进行水蒸发(晒水)方向的研究势在必行。现阶段已知道太阳能应用于海水淡化和纯化，蒸馏和液相分离以及灭菌等方向。

直接利用太阳能进行海水淡化的效率在很大程度上取决于使用的材料对光能的吸收率以及对光能的利用率(将多少能量转移到直接接触的水中，从而促进水转化成水蒸汽)。针对这一领域，现阶段已在悬浮金属纳米颗粒、碳材料、等离子体等方向进行了探索，以提高光能利用率和水蒸汽转化效率。

现阶段直接利用太阳能照射进行海水淡化的技术，提高太阳能利用率及蒸汽转化效率的途径有两种，一种是通过人造设备进行光能富集，另一种是采用复杂工艺制备的吸光材料，但这两种方式的任何一种都需要较高的成本，因此开发成本相对较低，可以直接利用太阳能进行海水淡化的复合材料是当今海水淡化产业的一个主要研究方向。

发明内容

针对目前已有技术，本发明的目的是提供一种兼具亲水性和自漂浮性能的复合材料及其制备方法，同时其在海水淡化、盐提取等方面具有广泛的应用前景。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一个方面，提供一种兼具亲水性和自漂浮性能的复合材料，该复合材料是由疏水的碳材料和亲水材料按一定比例混合后干燥制得；所述碳材料为下述材料的一种或多种：石墨、膨胀石墨、石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、木炭、碳化植物纤维；所述的亲水材料为下述材料的一种或多种：纤维素、纸纤维、羧甲基纤维素钠、植物纤维。

本发明的第二个方面，提供一种兼具亲水性和自漂浮性能的复合材料的制备方法，步骤如下：

首先利用碳材料制备大尺寸碳材料，制备大尺寸碳材料分散液，所述碳材料为下述材料的一种或多种：石墨、膨胀石墨、石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、木炭、碳化植物纤维；

然后将大尺寸碳材料分散液与亲水材料分散液按照设定比例混合均匀，将其注入模具中，干燥，定型，所述亲水材料为纤维素、纸纤维、羧甲基纤维素钠、植物纤维中的一种或多种；

再通过还原剂或加热还原复合材料中的大尺寸碳材料；

最后采用强氧化、高温处理或官能团修饰方法对复合材料进行整体处理，得到兼具亲水性和自漂浮性能的复合材料。

本发明的第三个方面，提供一种采用上述方法制备得到的兼具亲水性和自漂浮性能的复合材料。

本发明的第四个方面，提供上述兼具亲水性和自漂浮性能的复合材料作为光吸收体在海水淡化或海水粗盐提取中的应用。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：

本发明的复合材料制备方法简便，各种成分容易获得且成本低廉，因其具有自漂浮性，漂浮于水面可以有效降低热损耗；同时具有亲水性，为水在材料中传导提供有效途径。而复合材料经过整体的改性处理后稳定性大大提高，从而可以多次循环利用。因整体材料兼具亲水性和自漂浮性能，同时因其具有较好的吸光性，且经过优化的复合材料具有较低的导热率和较高的光能利用率，因此该复合材料可以作为光吸收体进行光能吸收和转化，在较低的光功率密度下即可实现较高的太阳能利用率和水蒸气产生效率。

附图说明

构成本发明的一部分说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为兼具亲水性和自漂浮性能的复合材料的合成过程示意图；

图2为复合材料结构示意图；

图3为模拟太阳光下复合材料1的液体蒸发过程中液体质量-时间曲线；

图4为模拟太阳光下复合材料2的液体蒸发过程中液体质量-时间曲线；

图5为模拟太阳光下复合材料3的液体蒸发过程中液体质量-时间曲线；

图6为模拟太阳光下优化改进后复合材料的液体蒸发过程中液体质量-时间曲线；

图7为自然太阳光下最优复合材料的液体蒸发过程中液体质量-时间曲线。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

术语解释：

本发明中的室温：指的是室内温度。本发明优选15～40℃。

本发明中的膨胀石墨(Expanded Graphite，简称EG)是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的一种疏松多孔的物质。

本发明中的纸纤维是由废旧纸屑(纸箱、纸卷、报纸、书纸等材料)经加工设备加工成纤维状的成品。在本发明优选的实施方案中，以打印后作废的打印纸为原材料，通过物理搅碎、化学除去相应添加剂后制得纸浆，通过高温、氧化、还原等一系列方式使其具有亲水性和骨架支撑作用。

本发明中的植物纤维是广泛分布在植物中的一种厚壁组织。在本发明优选的实施方案中，选择浒苔纤维，具体获取方法为：通过强碱破坏浒苔的生物结构，经过浸泡洗涤等物理方式去除生物质物质，通过烘干研磨获得较细的浒苔纤维。

正如背景技术所介绍的，现有技术中关于海水淡化一般采用复杂工艺制备的吸光材料，成本相对较高，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种兼具亲水性和自漂浮性能的复合材料的制备方法，步骤如下：

(1)碳材料的预处理：

以浓硫酸为插层剂，以硝酸作为氧化剂，在两种酸的作用下碳材料的层状结构被打开，形成插层碳材料；其中所述碳材料为石墨、膨胀石墨、石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、木炭、炭化植物纤维中的一种或多种；

(2)大尺寸碳材料的制备：

将步骤(1)中预处理后的碳材料与浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾混合均匀，在低温条件下进行搅拌反应后继续在室温下进行搅拌反应，然后将反应后的混合物采用双氧水进行滴定，固液分离，将得到的固体进行洗涤，得到的黄褐色胶状物质，干燥后即为所需要的大尺寸碳材料；

(3)复合材料前驱体的制备：

将步骤(2)中的大尺寸碳材料加入水中，经过超声处理，得到均匀分散的大尺寸碳材料分散液；

将亲水材料加入水中，经过超声处理，得到均匀分散的亲水材料分散液；其中，所述亲水材料为纤维素、纸纤维、羧甲基纤维素钠、植物纤维中的一种或多种；

将大尺寸碳材料分散液与亲水材料分散液按照设定比例混合均匀，然后将其注入模具中，干燥，定型；

(4)复合材料的制备：

采用还原剂或加热还原复合材料前驱体中的大尺寸碳材料，然后再采用强氧化、高温处理或官能团修饰方法对复合材料进行整体处理，最终得到兼具亲水性和自漂浮性能的复合材料。

步骤(1)中，天然碳材料具有紧密堆积的层状结构，并且片层较厚。本发明以浓硫酸为插层剂，以硝酸作为氧化剂，在两种酸的作用下碳材料的层状结构被打开，形成插层碳材料。插层碳材料在后续的加热(或高温)下，其层间化合物发生分解，使得碳材料层间推开，从而使碳材料发生高倍膨胀，膨胀后的形状如同蠕虫。形成蠕虫状的膨胀结构，即可达到减小片层堆积厚度和降低材料密度的目的。

本发明中，选择的碳材料具有一定的疏水性，可降低水对复合材料的润湿程度，从而使复合材料具有一定的自漂浮性能。

在本发明优选的实施方案中，所述碳材料、浓硫酸、硝酸的添加比例为(5-20)g:(100-400)mL:(50-200)mL。

步骤(2)中，本发明采用改进的方法制备大尺寸碳材料，具体的方法步骤如下：

向浸泡于冰水浴的反应瓶中加入适量浓硫酸，在搅拌下加入预处理后的碳材料和硝酸钠的固体混合物，再缓慢加入氧化剂高锰酸钾，整个反应体系严格控制在低温条件下进行反应，在冰水浴条件下搅拌后取出后继续在室温下搅拌反应；然后将反应后的混合物用稀释后的H₂SO₄溶液进行稀释，再次搅拌后，用H₂O₂进行滴定，当溶液变色后(溶液由棕色突然变成亮黄色并出现沙质沉淀)即达到滴定终点，停止搅拌反应，进行离心处理；然后用浓度适当的H₂SO₄、H₂O₂混合溶液以及HCl反复洗涤，最后用蒸馏水洗涤数次，得到的黄褐色胶状物质即为所需要的大尺寸碳材料；最后将样品在真空干燥箱中充分干燥即得到大尺寸碳材料样品。

步骤(3)中，在本发明优选的实施方案中，将步骤(2)中的大尺寸碳材料加入水中，经过超声处理1～5h。

在本发明优选的实施方案中，将亲水材料加入水中，经过超声处理1～5h。

在本发明优选的实施方案中，所述大尺寸碳材料与亲水材料的质量比例为1:1～1:5。

在本发明优选的实施方案中，所述大尺寸碳材料中碳颗粒的粒径为400-700μm。

在本发明优选的实施方案中，采用的干燥方式为以下的一种或多种：超临界CO₂干燥、冷冻干燥、真空干燥、升温干燥或室温干燥。

步骤(4)中，因复合材料干燥定型后仍具有亲水性，浸泡于水时两种材料再次分散在水溶液形成悬浊液，无法维持稳定的块状状态，所以对材料进行整体的疏水处理。以还原剂或加热对材料进行处理，主要使大尺寸碳材料进行还原。同时提高复合材料的太阳光吸收效率和利用率。然后再对复合材料进行整体处理(强氧化、高温处理或官能团修饰)，提高材料黑度，增强材料的吸光度，降低材料的热导率，以提高太阳能利用率，在处理过程中，内部的亲水材料基本物化性质维持不变，亲水性依然保持，与整体材料的漂浮性共存，从而使材料兼具亲水性和自漂浮新性能。

还原剂为以下的一种或者多种：甲醛、甲酸、结冷胶多糖、水合肼、盐酸胍、乙二胺、抗坏血酸、柠檬酸钠或硼氢化钠。

在本发明优选的实施方案中，采用上述任一方法制备的到的兼具亲水性和自漂浮性能的复合材料。

本发明的复合材料中，由于其中的一种成分具有亲水性，所以当所述复合材料漂浮在水面时，其中的亲水成分能够作为水在复合材料中的输送通道；碳材料与亲水材料的复合材料具有亲水性，同时能够防止盐分扩散，能够及时将传导进复合材料的水向蒸汽转化并完成盐分的富集；碳材料与亲水材料完全混合，碳材料以包被、半包被、粘附、扭曲、交叉等形式与亲水材料结合，而亲水材料因其自身稳定的框架架构，为整体复合材料起到支撑的作用。

本发明的复合材料偏黑色，同时其兼具亲水性和自漂浮性，将该复合材料作为光吸收体，可同时进行水的蒸发和盐分富集。该复合材料具有较高的光能利用率和水蒸发效率；经过强氧化、高温处理或官能团修饰后其稳定性提高，可多次循环使用。

在本发明优选的实施方案中，上述复合材料具有亲水性，所述复合材料漂浮在水面上时，复合材料的亲水性能够将水输送到复合材料的上表面。

在本发明优选的实施方案中，上述复合材料层具有高亲水性，同时能够防止盐分扩散，能够及时将传导至复合材料上表面的水转化成水蒸汽并保留盐分。

在本发明优选的实施方案中，因复合材料直接与液面接触，经过修饰处理后其热导率较低，避免吸收的光能转化成热能后的损失。

在本发明优选的实施方案中，还提供上述复合材料的实际应用方向的实施案例。

海水淡化是检验本发明的第一项实际应用，本发明以实际太阳光和取自黄海青岛地区的海水，以青岛市市南区夏季温度(26-35℃)进行实际测试。实验结果表示该复合材料具有较高的水蒸气产生效率，同时结合水收集装置，证明该复合材料可以高效地吸收太阳能并利用光能产生水蒸气，效率高达1.373kg/(m²h)，约为不加该材料时的效率(0.52kg/(m²h))的2.6倍。

收集蒸发水进行测试，含盐量为15.1mg/L,与海水含盐量12841mg/L相比，含盐量明显降低，可知该复合材料可以用于海水脱盐。

盐提取是对海水淡化技术的反向应用，将复合材料进行功能化修饰，以复合材料为“过滤膜”对海水进行除水处理，获得粗盐。盐提取亦以黄海青岛地区的海水作为检测对象。经过定量实验发现，与常规粗盐提取(盐场日光蒸发水)方法相比较，由于复合材料可以明显提高海水中水的蒸发效率，因此可以有效提高盐分的富集速度从而提高粗盐的产盐速率。以实际实验结果为例，常规粗盐提取受到天气湿度、温度等，条件影响，以青岛地区同一天：空气湿度62％，空气温度26-35℃为例，通过复合材料其除去水分的时间是常规方法的约二分之一，大大缩短了粗盐提取的时间，提高了效率。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

本发明采用的海水为采集自青岛地区黄海的海水，碳材料为实验室自制，其他试剂均为分析纯，实验中所用溶液均用二次蒸馏水配置；实验过程中用到超声仪器，磁力搅拌器、离心机、分析天平和干燥箱等设备。

实施例1 一种兼具亲水性和自漂浮性的复合材料的合成与表征

图1是实施例1的兼具亲水性和自漂浮性的复合材料的合成过程示意图，如图1所示，合成过程包括以下步骤：

(1)碳材料的预处理：

以浓硫酸为插层剂，以硝酸作为氧化剂，在两种酸的作用下碳材料的层状结构被打开，形成插层碳材料；其中所述碳材料为石墨；所述碳材料、浓硫酸、硝酸的添加比例为10g：300mL：100mL。

(2)大尺寸碳材料的制备：

向浸泡于冰水浴的反应瓶中加入100mL低温处理后的浓硫酸，在磁力搅拌下加入预处理过的2g碳材料和1g硝酸钠的固体混合物，再缓慢加入6g氧化剂高锰酸钾，整个反应体系严格控制在低温条件下(0～4℃)进行反应，在冰水浴条件下搅拌2h后取出后继续在室温下搅拌反应24h；然后将样品用稀释后的H₂SO₄溶液进行稀释，再次搅拌后，用H₂O₂进行滴定，当溶液变色后(溶液由棕色突然变成亮黄色并出现沙质沉淀)即达到滴定终点，停止搅拌反应，进行离心处理；然后用浓度适当的H₂SO₄和H₂O₂混合溶液以及HCl反复洗涤，最后用蒸馏水洗涤数次，得到的黄褐色胶状物质即为所需要的大尺寸碳材料；最后将样品在真空干燥箱中充分干燥即得到大尺寸碳材料样品。

(3)复合材料的制备：

将步骤(2)获得的大尺寸碳材料加入到二次蒸馏水中，经过超声处理3h，得到均匀分散的碳材料分散液；

将亲水材料加入到二次蒸馏水中，经过超声处理3h，得到均匀分散的亲水材料分散液；其中，亲水材料为碳化植物纤维；

将大尺寸碳材料分散液与亲水材料分散液按照一定比例混合，得到复合材料分散液，其中，大尺寸碳材料与亲水材料的质量比例为1:2；

将复合材料分散液注入到模具中，真空干燥，定型，得到亲水性和自漂浮性的复合材料。

经过图2的TEM表征可以看出，其中亲水材料因其特殊的框架结构而为整体材料提供骨架支撑作用，而碳材料则以包被、半包被、粘附、扭曲、交叉等形式与亲水材料结合。复合材料整体被亲水材料贯通，为水传输提供了通道。

实施例2 以碳材料和纯纤维素的复合材料模拟太阳光水蒸发实验

根据实施例1的相应步骤，其中亲水材料选用亲水材料1-纯纤维素进行制备，为避免环境的影响，自行设计测试装置，以达到减少甚至避免环境温度和光线等对整体实验测试的影响。再以模拟太阳光照射，以无光照且无复合材料的自然蒸发模拟水向水蒸气的自发转化过程，以有模拟太阳光无复合材料进行蒸发模拟正常条件下光照蒸发的过程，以有模拟太阳光有复合材料全覆盖进行蒸发作为材料测试条件，以分析天平实时检测40分钟内水分质量的变化，相关数据见图3。

通过图3可以看出水与水蒸气自发转化过程中水质量基本保持不变，故可忽略不计。无复合材料的实验组中，其水分蒸发过程极其缓慢，有复合材料的实验组相对于无复合材料实验组有明显提高蒸发速率的作用。可通过水分质量-时间曲线的斜率看出：因存在模拟太阳光照射使整体特别是复合材料升温的过程，实验前半段出现水总质量随时间减少速率慢慢提高的现象，在20分钟左右达到稳定。而从整体测试效果对比，以40分钟为终点例，有复合材料实验组所蒸发的水分为无复合材料实验组的2.5倍左右，证明这种复合材料具有良好的光能转化效率和水蒸气产生效率。

实施例3 以碳材料和纸纤维复合的材料模拟太阳光水蒸发实验

根据实施例1的相应步骤，其中亲水材料选用亲水材料2-纸纤维进行制备。

随着工业化和现代化的进展，生活办公不可避免地产生相应废纸，以打印后作废的A4打印纸作为亲水材料，通过物理搅碎、化学除去相应添加剂后制得纸浆，通过高温、氧化、还原等一系列方式使其符合本发明的要求：具有亲水性和骨架作用。与实施例2相同，因实施例2已知自然蒸发条件下水与水蒸气自发转化过程基本不影响整体测试效果，且相同时间相同环境相同仪器进行测试，有光照无复合材料测试数据均以实施例2为准，故只进行光照条件下有复合材料和无复合材料两组实验的对比，其数据结果如图4。

通过图4的分析发现其整体趋势与实施例2中趋势相同，从整体测试效果对比，有复合材料实验组所蒸发的水分为无复合材料实验组的2.1倍左右，证明这种复合材料亦具有良好的光能转化效率和水蒸气产生效率，无法与纯纤维素对比的原因可能为：预处理造成结构变化；纸纤维中还有未处理的添加剂；纸纤维本身与纯纤维的性质有所差距等。

实施例4 以碳材料和植物纤维复合的材料模拟太阳光水蒸发实验

根据实施例1的相应步骤，其中亲水材料选用亲水材料3-植物纤维进行制备。

青岛属于海滨城市，随着国家大力提倡蓝色海洋经济的发展，青岛拥有有利的地理条件和海洋资源。同时每年受到海洋生物浒苔等其他藻类的生物入侵和过渡繁殖，青岛政府需投入大量人力物力进行清理。出于响应党中央号召和减轻环境污染的目的，发明人又通过对浒苔藻类的模拟探究确定了其适合本发明的应用。通过强碱破坏生物结构，经过浸泡洗涤等物理方式去除生物质物质，通过烘干研磨获得较细的纤维素，从而应用于本发明。其测试数据如图5所示。

通过对图5的分析，有复合材料实验组所蒸发的水分为无复合材料实验组的1.8倍左右，证明这种复合材料亦具有良好的光能转化效率和水蒸气产生效率，无法与纯纤维素对比的原因可能为：生物质物质并未处理完全、植物纤维本身结构性能较差等。

实施例5 对复合材料的优化和改进及测试

在实施例1-4中仍发现复合材料存在易溶解、不稳定等问题，通过对还原试剂的摸索、官能化处理方式的探求，最终制备出最优复合材料。

在实施例1的基础上，还包括步骤(4)最终材料的优化与改进：

首先采用还原剂水合肼对复合材料前驱体进行处理，然后再采用高温处理(150℃)对复合材料进行整体处理，最终得到优化改进后的亲水性和自漂浮性的复合材料。

测试方法同上，测试数据如图6。

通过对图6的分析，有复合材料实验组所蒸发的水分为无复合材料实验组的2.6倍左右。所以发明人又通过实际太阳光模拟，测试当天空气温度27-31℃，湿度62％，测试数据如图7所示。

通过对图7的分析，在实际太阳光照射条件下，有复合材料实验组所蒸发的水分为无复合材料实验组的2.2倍左右，仍具有良好的光能转化效率和水蒸气产生效率，证明本发明具有制备方法简便，复合材料易寻，成本低，高太阳能利用率和水蒸发产生效率的特点。

实施例6 海水淡化与盐提取

取黄海青岛地区海水为例，以青岛市南区夏季温度(26-35℃)进行实际测试。为地面温度及容器周围空气温度对测试的影响，用塑料泡沫进行包裹，外层加锡纸隔热。取250g海水，分别以无光照无复合材料、有光照无复合材料、有光照有复合材料为条件，以分析天平进行水质量减少的实时检测。同时设置水收集装置。

实验结果如图，发现扣除环境(空白组)影响后，复合材料仍具有极高的水蒸气产生效率，同时经过水收集装置已经光能利用率计算进行验证，证明复合材料仍能高效率地进行光能转化为水蒸气的产生效率，高达1.373kg/(m²h)。

收集蒸发水进行测试，含盐量为15.1mg/L，与海水含盐量12841mg/L相比，含盐量明显降低，可知复合材料可以用于海水脱盐。

盐提取是将复合材料进行功能化修饰，对于海水淡化的反向应用，以复合材料为“过滤膜”，对海水进行除水处理，获得粗盐。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种兼具亲水性和自漂浮性能的黑色复合材料的制备方法，其特征是：

包括如下步骤：

(1)碳材料的预处理：

以浓硫酸为插层剂，以硝酸作为氧化剂，在两种酸的作用下碳材料的层状结构被打开，形成插层碳材料；

(2)大尺寸碳材料的制备：

将步骤(1)中预处理后的碳材料与浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾混合均匀，在低温条件下进行搅拌反应后继续在室温下进行搅拌反应，然后将反应后的混合物采用双氧水进行滴定，固液分离，将得到的固体进行洗涤，得到的黄褐色胶状物质，干燥后即为所需要的大尺寸碳材料；

(3)复合材料前驱体的制备：

将步骤(2)中的大尺寸碳材料加入水中，经过超声处理，得到均匀分散的大尺寸碳材料分散液；

将亲水材料加入水中，经过超声处理，得到均匀分散的亲水材料分散液；

将大尺寸碳材料分散液与亲水材料分散液按照设定比例混合均匀，然后将其注入模具中，真空干燥，定型，得复合材料前驱体；

(4)复合材料的制备：

采用还原剂水合肼对复合材料前驱体进行处理，再采用150℃高温对复合材料进行整体处理，最终得到兼具亲水性和自漂浮性能的复合材料；

其中，所述亲水材料为纤维素、纸纤维、羧甲基纤维素钠、植物纤维中的一种或多种；所述碳材料为下述材料的一种或多种：石墨、膨胀石墨、石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、木炭、碳化植物纤维。

2.如权利要求1所述的兼具亲水性和自漂浮性能的黑色复合材料的制备方法，其特征是：步骤(1)中，所述碳材料、浓硫酸、硝酸的添加比例为5-20g:100-400mL:50-200mL。

3.如权利要求1所述的兼具亲水性和自漂浮性能的黑色复合材料的制备方法，其特征是：步骤(3)中，将步骤(2)中的大尺寸碳材料加入水中，经过超声处理1～5h；

将亲水材料加入水中，经过超声处理1～5h。

4.如权利要求1所述的兼具亲水性和自漂浮性能的黑色复合材料的制备方法，其特征是：步骤(3)中，所述大尺寸碳材料与亲水材料的质量比例为1：1～1：5。

5.权利要求1-4任一权利要求所述的兼具亲水性和自漂浮性能的黑色复合材料的制备方法制备的黑色复合材料作为光吸收体在海水淡化或海水粗盐提取中的应用。

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