CN110284323B - 柔性光热转换材料及其制备方法、在海水淡化中的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了柔性光热转换材料及其制备方法、在海水淡化中的用途。具体地，本发明提出了一种柔性光热转换材料，包括：柔性基体；以及负载在所述柔性基体上的光热转换活性物，所述光热转换活性物包括石墨烯以及粘结剂。由此，该粘结剂可以较好地将石墨烯负载在柔性基体上，制备工艺简单，便于大规模生产，且形成的柔性光热转换材料光热转换效率较高，循环使用性能较好，且可以任意折叠，应用范围广泛。
Description
技术领域
本发明涉及能量转换技术领域，具体地，涉及柔性光热转换材料及其制备方法、在海水淡化中的用途。
背景技术
目前，人类面临着严峻的淡水资源短缺问题。通过污水处理以及海水淡化等技术，可以将不可用水变成可用水，增加人类可用淡水资源的总量，能够在一定程度上缓解水资源短缺的问题。目前，有很多污水处理以及海水淡化技术，例如吸附法、超过滤法、膜蒸馏法、反渗透、电渗析法和太阳能海水淡化法等，其中，太阳能光热转换技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点，被广泛应用于污水处理以及海水淡化领域，具有很好的发展前景。因此，能实现太阳能光热转换的光热转换材料获得了广泛地研究与关注。
因此，目前的光热转换材料及其制备方法仍有待改进。
发明内容
本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：
目前用于太阳能光热转换的光热转换材料，普遍存在制备工艺复杂、难以大规模生产等问题。因此，如果能提出一种新的光热转换材料及其制备方法，该光热转换材料制备工艺简单、生产成本较低、便于大规模生产，且光热转换效率较高，将能在很大程度上解决上述问题。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种柔性光热转换材料。根据本发明的实施例，该柔性光热转换材料包括：柔性基体；以及负载在所述柔性基体上的光热转换活性物，所述光热转换活性物包括石墨烯以及粘结剂。由此，该粘结剂可以较好地将石墨烯负载在柔性基体上，制备工艺简单，便于大规模生产，且形成的柔性光热转换材料光热转换效率较高，循环使用性能较好，且可以任意折叠，应用范围广泛。
根据本发明的实施例，所述柔性基体包括无纺布、织物的至少之一，所述柔性基体的孔径为10μm～1mm。由此，该柔性基体廉价易得，便于大规模生产；该柔性基体的孔径在上述范围时，有利于石墨烯的负载，进一步提高了该柔性光热转换材料的使用性能。
根据本发明的实施例，所述粘结剂包括水性粘结剂。由此，该粘结剂有利于石墨烯和柔性基体的连结，形成的柔性光热转换材料结构稳定，循环使用性能较好；该粘接剂具有良好的亲水性能，该柔性光热转换材料用于污水处理、海水淡化等时，可以进一步提高水处理效果。
根据本发明的实施例，所述粘结剂包括聚乙烯醇、羟甲基纤维素以及聚丙烯酸酯的至少之一。由此，该粘结剂廉价易得，且有利于石墨烯与柔性基体的连结，并且具有较好的亲水性能，该柔性光热转换材料用于污水处理、海水淡化等时，该柔性光热转换材料和水的亲和力较好，进一步提高了水处理效果。
根据本发明的实施例，所述柔性光热转换材料进一步包括：交联剂，所述交联剂和所述粘结剂的质量比为(0.05～0.4)：1。由此，当交联剂和粘接剂的质量比在上述范围时，该交联剂有利于粘结剂交联，可以进一步提高石墨烯和柔性基体的结合力，进一步提高了柔性光热转换材料的结构稳定性，提高柔性光热转换材料的光热转换效率以及循环使用效率。
根据本发明的实施例，所述交联剂包括戊二醛。由此，可以促进粘结剂交联，提高石墨烯和柔性基体结合的稳定性。
根据本发明的实施例，所述光热转换活性物中，所述石墨烯和所述粘结剂的质量比为(0.5～3)：1。由此，当石墨烯和粘接剂的质量比在上述范围时，有利于石墨烯和柔性基体的连结，进一步提高了该柔性光热转换材料的光热转换效率以及循环使用性能。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种制备柔性光热转换材料的方法，该方法包括：将氧化石墨烯、粘结剂和溶剂混合，以便形成混合液；将柔性基体放入所述混合液中进行浸泡，以便形成负载有所述氧化石墨烯的所述柔性基体；对所述负载有所述氧化石墨烯的所述柔性基体进行还原处理，以便形成负载有石墨烯的所述柔性基体，以便形成所述柔性光热转换材料。由此，该方法操作简便，有利于大规模生产；并且通过该方法制备的柔性光热转换材料光热转换效率较高，循环使用性能良好，且可以任意折叠，应用范围较广。
根据本发明的实施例，所述混合液中，所述氧化石墨烯的浓度为0.5～5mg/mL。由此，当氧化石墨烯的浓度在上述范围内时，氧化石墨烯的浓度适中，氧化石墨烯在柔性基体上的分散效果较好，分散较为均匀，可以防止氧化石墨烯在柔性基体上的堆积或分离，提高了所制备的柔性光热转换材料的光热转换效率以及循环使用性能。
根据本发明的实施例，所述粘结剂的浓度为0.5～5mg/mL。由此，当粘结剂的浓度在上述范围时，粘结剂可为氧化石墨烯提供适当的粘附力，有利于氧化石墨烯较好地粘附在柔性基体上，提高了所制备的柔性光热转换材料的光热转换效率以及循环使用性能。
根据本发明的实施例，所述氧化石墨烯和所述粘结剂的质量比为(0.5～3)：1。由此，当氧化石墨烯和粘结剂的质量比在上述范围时，氧化石墨烯和粘结剂的混合液的分散性较好，粘度适中，氧化石墨烯在柔性基体上的分布均匀性较好，提高了所制备的柔性光热转换材料的光热转换效率以及循环使用性能。
根据本发明的实施例，所述将柔性基体放入所述混合液中进行浸泡之前，所述方法进一步包括：在所述混合液中加入交联剂，所述交联剂和所述粘结剂的质量比为(0.05～0.4)：1。由此，在混合液中加入交联剂，且当交联剂与粘接剂的质量比在上述范围时，有利于粘结剂的交联，进一步提高了氧化石墨烯和柔性基体之间的结合力，可以避免氧化石墨烯从柔性基体上脱落，并且该混合液的粘度适中，石墨烯在柔性基体上的分布较为均匀，进一步提高了所制备的柔性光热转换材料的光热转换效率以及循环使用性能。
根据本发明的实施例，所述形成混合液之后，所述方法进一步包括：将所述混合液的pH值调至大于7，并对所述混合液进行超声分散，所述超声分散的时间为0.5～2h。由此，可以进一步令混合液中的氧化石墨烯和粘结剂分散均匀，进一步提高了所制备的柔性光热转换材料的使用性能。
根据本发明的实施例，所述超声分散之后，将所述柔性基体放入所述混合液中进行浸泡，浸泡时间为5-50min。由此，有利于混合液中的氧化石墨烯充分负载在柔性基体上，进一步提高了所制备的柔性光热转换材料的使用性能。
根据本发明的实施例，所述浸泡之后，对放入了所述柔性基体的所述混合液进行干燥，干燥时间为5-50min，以便形成所述负载有所述氧化石墨烯的所述柔性基体。由此，进一步提高了所制备的柔性光热转换材料的使用性能。
根据本发明的实施例，所述还原处理进一步包括：将所述负载有所述氧化石墨烯的所述柔性基体浸泡在抗坏血酸溶液中进行还原，所述抗坏血酸溶液的浓度为0.5-5mg/mL，所述抗坏血酸溶液的pH值小于5，还原时间为15-30min，还原温度为70～100℃。由此，该方法操作简便，进一步提高了所制备的柔性光热转换材料的使用性能。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种前面所述的柔性光热转换材料或前面所述的方法所制备的柔性光热转换材料在海水淡化中的用途。前面所述的柔性光热转换材料的光吸收性能较佳，热导率较低，光热转换效率较高，可以提高海水淡化效率，提高净水效果。
附图说明
图1显示了根据本发明一个实施例的制备柔性光热转换材料的方法流程图；
图2显示了根据本发明一个实施例的柔性光热转换材料的扫描电子显微镜测试图；
图3显示了根据本发明另一个实施例的柔性光热转换材料的扫描电子显微镜测试图；
图4显示了根据本发明一个实施例的柔性光热转换材料的太阳光全光谱吸收测试图；
图5显示了根据本发明一些实施例的柔性光热转换材料的水蒸发速率测试图；
图6显示了根据本发明另一些实施例的柔性光热转换材料的水蒸发速率测试图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种柔性光热转换材料。根据本发明的实施例，该柔性光热转换材料包括：柔性基体以及负载在柔性基体上的光热转换活性物，光热转换活性物包括石墨烯以及粘结剂。由此，该粘结剂可以较好地将石墨烯负载在柔性基体上，该柔性光热转换材料制备工艺简单，便于大规模生产；且该柔性基体的比表面积大，该柔性光热转换材料的光热转换效率较高，循环使用性能较好；且该柔性光热转换材料可以任意折叠，应用范围广泛。
根据本发明的实施例，柔性基体的具体类型不受特别限制，只要柔软可折叠，且具有孔隙即可。具体的，柔性基体可以包括无纺布、织物等，例如纯纺织物、混纺织物、交织物等等。由此，该柔性基体廉价易得，有利于光热转换活性物的负载，便于大规模生产；且制备的柔性光热转换材料可以任意折叠，应用范围广泛。
根据本发明的实施例，柔性基体的孔径可以为10μm～1mm，例如可以为50μm，可以为100μm，可以为200μm，可以为500μm，可以为800μm等。由此，该柔性基体的孔径在上述范围时，有利于石墨烯的负载，进一步提高了该柔性光热转换材料的光热转换效率。当柔性基体的孔径过小(例如小于10μm)时，负载的石墨烯容易造成孔道堵塞，将该柔性光热转换材料用于水处理时，不利于水分传输蒸发；当该孔径过大(例如大于1mm)时，石墨烯难以全面覆盖柔性基体，空隙过大，该柔性光热转换材料用于水处理时，光热转化效率低。
根据本发明的实施例，石墨烯可以负载在该柔性基体的表面以及内部，例如负载在柔性基体内部的孔隙中，该柔性基体的比表面积较大，单位面积可以负载的光热转换活性物的量较多，因此，该柔性光热转换材料的光热转换效率较高，使用性能良好。
根据本发明的实施例，粘结剂的具体类型不受特别限制，只要能较好地将石墨烯粘接在柔性基体上即可。具体地，粘结剂可以包括水性粘结剂，例如可以包括聚乙烯醇、羟甲基纤维素以及聚丙烯酸酯等。由此，上述粘接剂廉价易得，且有利于石墨烯和柔性基体的连结，石墨烯不易脱落，该柔性光热转换材料的稳定性较好，可重复使用，循环使用性能较好；该粘结剂具有较好的亲水性能，该柔性光热转换材料用于污水处理、海水淡化等时，该柔性光热转换材料和水的亲和力较好，进一步提高了水处理效果。
根据本发明的实施例，该光热转换活性物中，石墨烯和粘结剂的质量比可以为(0.5～3)：1。例如，石墨烯和粘接剂的质量比可以为0.6:1、可以为0.8:1、可以为1.0:1、可以为1.2:1、可以为1.4:1、可以为1.6:1、可以为2:1。可以为2.5:1等。由此，当石墨烯和粘接剂的质量比在上述范围时，不仅有利于石墨烯和柔性基体的连结，提高了该柔性光热转换材料的结构稳定性以及循环使用性能，且该柔性光热转换材料的光热转换效率较高。具体地，当石墨烯和粘接剂的质量比过大(例如大于3:1)时，石墨烯和柔性基体之间的粘接力较小，石墨烯可能会从柔性基体上脱落，降低了柔性光热转换材料的光热转换效率以及循环使用性能等；当石墨烯和粘接剂的质量比过小(例如小于0.5:1)时，柔性基体上负载的石墨烯的含量过低，同样降低了柔性光热转换材料的光热转换效率。由此，当石墨烯和粘接剂的质量比在上述范围时，该柔性转换材料的光热转换效率较高，循环使用性能较佳。
根据本发明的实施例，该柔性光热转换材料可以进一步包括交联剂，该交联剂可以促进粘结剂(例如聚乙二醇)交联，可以进一步提高石墨烯和柔性基体之间的结合力，可以进一步避免石墨烯从柔性基体上脱落，提高了该柔性光热转换材料的结构稳定性。根据本发明的实施例，交联剂和粘结剂的质量比可以为(0.05～0.4)：1。例如，交联剂和粘接剂的质量比可以为0.08:1、可以为0.1：1、可以为0.15:1、可以为0.2:1，可以为0.27:1，可以为0.3:1以及可以为0.39:1等。由此，当交联剂和粘接剂的比例落在上述范围时，粘结剂交联后的粘度适中，不仅可以提高石墨烯和柔性基体之间的结合力，并且石墨烯在柔性基体上的分布较为均匀，进一步提高了所制备的柔性光热转换材料的光热转换效率以及循环使用性能。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种制备柔性光热转换材料的方法。根据本发明的实施例，该方法可用于制备前面所述的柔性光热转换材料，因此，该方法所制备的柔性光热转换材料具有前面所述的柔性光热转换材料所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该方法操作简便，便于大规模生产；并且通过该方法制备的柔性光热转换材料光热转换效率较高，循环使用性能良好，且可以任意折叠，应用范围较广。
根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：
S100：将氧化石墨烯、粘结剂和溶剂混合，形成混合液
在该步骤中，将氧化石墨烯、粘结剂和溶剂混合，以便形成混合液。根据本发明的实施例，在上述混合液中，氧化石墨烯的浓度可以为0.5～5mg/mL。例如，氧化石墨烯的浓度可以为1mg/mL、可以为1.2mg/mL、可以为1.5mg/mL、可以为1.8mg/mL、可以为2mg/mL、可以为2.5mg/mL、可以为3mg/mL、可以为3.5mg/mL、可以为4mg/mL以及可以为4.5mg/mL等。由此，当氧化石墨烯的浓度在上述范围内时，氧化石墨烯的浓度适宜，在后续步骤中将氧化石墨烯负载在柔性基体上时，具有上述浓度的氧化石墨烯在柔性基体上的分散效果好，氧化石墨烯可以较为均匀地分布在柔性基体上，有效地避免了氧化石墨烯在柔性基体上的堆积或分离，提高了所制备的柔性光热转换材料的光热转换效率以及循环使用性能。例如，当氧化石墨烯的浓度过大(例如大于5mg/mL)时，氧化石墨烯在柔性基体上的分散均匀性较差，氧化石墨烯容易堆积和脱落，最终形成的柔性光热转换材料的光热转换性能以及循环使用性能较差；当氧化石墨烯的浓度过小(例如小于0.5mg/mL)时，负载在柔性基体上的氧化石墨烯的量较少，同样造成最终形成的柔性转换材料的光热转换性能较差。
根据本发明的实施例，上述粘结剂的具体类型不受特别限制，只要能将氧化石墨烯粘接在柔性基体上即可。具体地，该粘结剂可以为前面所述的粘结剂，在此不再赘述，例如，该粘结剂可以包括聚乙烯醇。具体地，在上述混合液中，粘结剂的浓度可以为0.5～5mg/mL，例如，粘结剂的浓度可以为1mg/mL、可以为1.5mg/mL、可以为2mg/mL、可以为2.5mg/mL、可以为3mg/mL、可以为3.5mg/mL、可以为4mg/mL以及可以为4.5mg/mL等。由此，当粘结剂(例如聚乙烯醇)的浓度在上述范围时，一方面，聚乙烯醇可提供适当的粘附力，有助于后续步骤中，氧化石墨烯粘附在柔性基体上，且氧化石墨烯和柔性基体的粘接较为牢固，最终制得的柔性光热转换材料可重复使用，循环使用性能较好；另一方面，聚乙烯醇具有较好的亲水性，当制备的柔性光热转换材料用于水处理时，可以提高柔性光热转换材料和水的亲和力，进一步提高了水处理效果。
根据本发明的实施例，在上述混合液中，氧化石墨烯和聚乙烯醇的质量比为可以(0.5～3)：1。例如，氧化石墨烯和聚乙烯醇的质量比可以为：0.5:1、可以为0.8:1、可以为1:1，可以为1.2:1、可以为1.5:1、可以为2:1、可以为2.2:1、可以为2.5:1等。由此，当氧化石墨烯和聚乙烯醇的质量比在上述范围时，该混合液的分散性较好，分散较为均匀，且粘度适中，后续将柔性基体放入该混合液中进行浸渍时，氧化石墨烯可以较为均匀地分散在柔性基体上，且氧化石墨烯和柔性基体的粘接较为牢固，最终制得的柔性光热转换材料光热转换效率较高，循环使用性能较佳。具体地，当氧化石墨烯和粘接剂的质量比过大(例如大于3:1)时，氧化石墨烯和柔性基体之间的粘接力较小，氧化石墨烯可能会从柔性基体上脱落，降低了柔性光热转换材料的光热转换效率以及循环使用性能等；当氧化石墨烯和粘接剂的质量比过小(例如小于0.5:1)时，柔性基体上负载的氧化石墨烯的含量过低，同样降低了柔性光热转换材料的光热转换效率。由此，当氧化石墨烯和粘接剂的质量比在上述范围时，该方法制备的柔性转换材料的光热转换效率较高，使用性能较佳。
根据本发明的实施例，在将柔性基体放入混合液中浸泡之前，该方法可以进一步包括：在混合液中加入交联剂。具体地，交联剂可以包括戊二醛，加入的交联剂和前面所述的粘结剂的质量比可以为(0.05～0.4)：1。例如，交联剂和粘接剂的质量比可以为0.08:1、可以为0.1：1、可以为0.15:1、可以为0.2:1，可以为0.27:1，可以为0.3:1以及可以为0.39:1等。由此，在混合液中加入交联剂，且当交联剂与粘接剂的比例落在上述范围时，有利于粘结剂的交联，进一步提高了氧化石墨烯和柔性基体之间的结合力，可以避免氧化石墨烯从柔性基体上脱落，并且该混合液的粘度适中，石墨烯在柔性基体上的分布较为均匀，进一步提高了所制备的柔性光热转换材料的光热转换效率以及循环使用性能。
根据本发明的实施例，在将柔性基体放入混合液中浸泡之前，该方法可以进一步包括：将混合液的pH值调至大于7，并对混合液进行超声分散。具体的，超声分散的时间可以为0.5～2h。由此，由此，可以进一步令混合液中的氧化石墨烯和聚乙醇分散均匀，进一步提高了所制备的柔性光热转换材料的使用性能。
S200：将柔性基体放入混合液中进行浸泡，形成负载有氧化石墨烯的柔性基体
在该步骤中，将柔性基体放入混合液中进行浸泡，以便形成负载有所述氧化石墨烯的柔性基体。根据本发明的实施例，柔性基体可以为前面所述的，在此不再赘述，例如柔性基体可以包括无纺布以及织物等，该柔性基体的孔径可以为10μm～1mm。由此，该柔性基体廉价易得，便于大规模生产；该柔性基体可以任意折叠，制备的柔性光热转换材料应用范围较广；且该柔性基体的孔径在上述范围时，有利于氧化石墨烯的负载，进一步提高了所制备的柔性光热转换材料的使用性能。
根据本发明的实施例，该步骤中，将柔性基体放入混合液中进行浸泡时，浸泡时间为可以为5-50min。例如，浸泡时间可以为10min、可以为15min、可以为20min、可以为25min、可以为30min、可以为35min、可以为40min以及可以为45min等。由此，以便氧化石墨烯充分地粘附在柔性基体上。
根据本发明的实施例，上述浸泡之后，可以对放入了柔性基体的混合液进行干燥，以便形成负载有氧化石墨烯的柔性基体。具体地，干燥时间可以为5-50min，例如，干燥的时间可以为10min、可以为15min、可以为20min、可以为25min、可以为30min、可以为35min、可以为40min以及可以为45min等。由此，以便氧化石墨烯充分地粘附在柔性基体上。
S300：进行还原处理，形成负载有石墨烯的柔性基体
在该步骤中，对前面步骤制备的负载有氧化石墨烯的柔性基体进行还原处理，以便形成负载有石墨烯的柔性基体，以便形成柔性光热转换材料。根据本发明的实施例，可以将前面所述的负载有氧化石墨烯的柔性基体浸泡在抗坏血酸溶液中进行还原。具体地，抗坏血酸溶液的浓度可以为0.5-5mg/mL，例如，所述抗坏血酸的浓度可以为1mg/mL、可以为1.5mg/mL、可以为2mg/mL、可以为2.5mg/mL、可以为3mg/mL、可以为3.5mg/mL、可以为4mg/mL以及可以为4.5mg/mL等；抗坏血酸溶液的pH值小于5，例如，所述抗坏血酸的pH值可以为4.7、可以为4.4、可以为4.1、可以为3.8、可以为3.5以及可以为3.2等；还原时间为15-30min，例如，可以为16min、可以为18min、可以为20min、可以22min、可以为24min、可以为26min以及可以为28min等；还原温度为70～100℃，例如，可以为75℃、可以为80℃、可以85℃、可以为90℃以及可以为95℃等。由此，原料方便易得，制备环境条件温和，操作简单、方便，易于实现。
综上可知，该方法工艺简单，且原料廉价易得，生产成本较低，便于大规模生产；并且，通过该方法制备得到的柔性光热转换材料光热转化效率高，循环使用性能良好，且可以任意折叠，应用范围较广。
在本发明的又一方面，本发明提出了前面所述的柔性光热转换材料在海水淡化中的用途。如前所述，前面所述的柔性光热转换材料的光吸收性能较佳，热导率较低，光热转换效率较高，可以提高海水淡化效率，提高净水效果；且该柔性光热转换材料的制备工艺简单，生产成本较低，并且可重复使用，循环使用性能较好，因此，可以降低海水淡化的成本；并且，上述柔性光热转换材料可任意折叠，从而可以应用于各种形状的海水淡化装置中，应用范围较广。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市面购买获得的常规产品。
实施例1、制备柔性光热转换材料A
(1)制备浓度为3mg/mL氧化石墨烯溶液；
(2)配置5mg/mL的聚乙烯醇(1788)溶液；
(3)将上述氧化石墨烯溶液和聚乙烯醇溶液等体积混合，并在所述混合液中加入戊二醛，加入的戊二醛与聚乙烯醇的质量比为0.08：1，然后超声分散0.5h，再加入适量氨水调节混合液的pH＝10；
(4)将布料浸入混合溶液中，充分浸泡之后，烘干至表面微湿，得到氧化石墨烯负载的布料；
(5)配置1mg mL-1的抗坏血酸溶液，用盐酸调节pH＝4；
(6)将前面制备的氧化石墨烯负载的布料浸入上述抗坏血酸溶液中，在95℃下还原15分钟，得到石墨烯负载的柔性光热转换材料A。
实施例2、制备柔性光热转换材料B
其他制备方式同实施例1，所不同的是，步骤(1)中制备的氧化石墨烯溶液的浓度为5mg/mL。
实施例3、制备柔性光热转换材料C
其他制备方式同实施例1，所不同的是，步骤(1)中制备的氧化石墨烯溶液的浓度为5mg/mL，步骤(2)中配置的聚乙烯醇溶液的浓度为2.5mg/mL。
实施例4、制备柔性光热转换材料D
其他制备方式同实施例1，所不同的是，步骤(2)中配置的聚乙烯醇溶液的浓度为2.5mg/mL。
对比例1、制备不加入交联剂的柔性光热转换材料E
其他制备方式同实施例1，所不同的是，步骤(3)中不加入戊二醛。
对比例2、制备柔性光热转换材料F
其他制备方式同实施例1，所不同的是，步骤(3)中加入戊二醛，戊二醛和聚乙烯醇的质量比为0.6。
对比例3、制备柔性光热转换材料G
其他制备方式同实施例1，所不同的是，步骤(1)中制备的氧化石墨烯溶液的浓度为0.3mg/mL。
对比例4、制备柔性光热转换材料H
其他制备方式同实施例1，所不同的是，步骤(1)中制备的氧化石墨烯溶液的浓度为6mg/mL。
对比例5、制备柔性光热转换材料I
其他制备方式同实施例1，所不同的是，步骤(2)中配置的聚乙烯醇溶液的浓度为0.3mg/mL。
对比例6、制备不加入交联剂的柔性光热转换材料J
其他制备方式同实施例1，所不同的是，步骤(2)中配置的聚乙烯醇溶液的浓度为6mg/mL。
性能测试：
1、形貌表征
对实施例1中制备的柔性光热转换材料A进行扫描电子显微镜(SEM)测试(扫描电子显微镜(JSM-7500F，日本岛津公司))，测试结果参考附图2以及附图3。证明了纤维表面均匀覆盖了石墨烯薄片，石墨烯薄片的尺寸大约在10～50微米，可以增强织物对光的吸收，增大水的有效蒸发面积，有利于水的快速蒸发。
2、太阳光全光谱吸收率测试
使用紫外近红外可见光谱分光光度计积分球(Cary 5000，美国瓦里安)对实施例1中制备的柔性光热转换材料A以及制备该柔性光热转换材料A所用的织物在太阳光全光谱范围内吸收率进行测试，测试结果参考图4。从图4中可以看出，实施例1中制备的柔性光热转换材料A在整个太阳能光谱范围内均具有良好的太阳光吸收率(例如太阳光吸收率在80％以上)，而单纯的织物在太阳能光谱范围内的吸收率较差。因此，可以说明根据本发明实施例的柔性光热转换材料具有良好的太阳光吸收率。
3、太阳能水蒸发速率测试
分别将实施例1-5以及对比例1-6中所制备的柔性光热转换材料A-J置于盛有水的玻璃烧杯中，并置于太阳光模拟器(CEL-HXF300，北京中教金源)下，测试在1kW m-2太阳光强度下的水蒸发速率，用精确度为0.0001g的电子天平对水的损失进行测量，测试结果参考表1以及图5。(注：水蒸发速率由水减少的质量计算，故均为负值)
表1：太阳能水蒸发速率测试：
由上表以及图5中的测试数据可以看出，根据本发明实施例的柔性光热转换材料，其太阳能水蒸发效率较高，在1.2Kg/(m2.h)以上。并且：
对比实施例1和对比例1可知，在混合液中加入交联剂，可以促进粘结剂聚乙烯醇交联，可以提高氧化石墨烯和柔性基体之间的结合力，提高柔性光热转换材料的光热转换效率。对比实施例1和对比例2可知，在混合液中加入交联剂的量过大，例如对比例2中戊二醛和聚乙烯醇质量比比值为0.6时，聚乙烯醇交联过度，氧化石墨烯容易团聚，无法较好地附着在柔性基体上形成柔性光热转换材料。证明了本申请中，戊二醛和聚乙烯醇的质量比在(0.05～0.4)：1范围时，聚乙烯醇的交联度适中，可以较好地将氧化石墨烯粘附在柔性基体上，并且所制备的柔性光热转换材料的光热转换效率较高。
对比实施例1和对比例3、对比例4可知，氧化石墨烯的浓度在0.5-5mg/mL时，所制备的柔性光热转换材料的光热转换效率较高，氧化石墨烯的浓度过大，氧化石墨烯容易团聚，将柔性基体放入氧化石墨烯和粘结剂的混合液中进行浸泡后，氧化石墨烯无法均匀地负载在柔性基体上，无法较好地形成负载有石墨烯的柔性基体；氧化石墨烯的浓度过小，柔性基体上负载的氧化石墨烯的量也较小，所制备的柔性光热转换材料的光热转换效率较低。
对比实施例1和对比例5、对比例6可知，聚乙烯醇的浓度在0.5-5mg/mL时，所制备的柔性光热转换材料的光热转换效率较高，聚乙烯醇的浓度过大，容易造成混合液的粘度过大，且将柔性基体放入氧化石墨烯和粘结剂的混合液中进行浸泡后，氧化石墨烯容易团聚，无法均匀地负载在柔性基体上，无法较好地形成负载有石墨烯的柔性基体；聚乙烯醇的浓度过小，柔性基体上负载的氧化石墨烯的量也较小，所制备的柔性光热转换材料的光热转换效率较低。
4、样品表面温度测试
采用热红外成像仪(Fluke，美国福禄克公司)对实施例1中制备的柔性光热转换材料A在进行太阳能水蒸发速率测试中的表面温度进行实时监测，由测试结果可知，在进行太阳能水蒸发速率测试时，柔性光热转换材料A表面的温度可高达72.7摄氏度，由此，证明了该柔性光热转换材料A的光热转化效率较高。
5、循环性能测试
将实施例1中制备的柔性光热转换材料A放入盛有水的烧杯中，进行超声，在超声30min后，肉眼未观察到石墨烯颗粒的脱落。对超声前后的柔性光热转换材料A进行太阳能水蒸发速率测试，具体测试方法和前面所述的相同，测试结果参考图6。从图6中可以看出，超声前后的柔性光热转换材料A，其水蒸发速率几乎不变，且均高于未负载石墨烯的织物的水蒸发速率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
Claims (11)
1.一种柔性光热转换材料，其特征在于，包括：
柔性基体；以及
负载在所述柔性基体上的光热转换活性物，所述光热转换活性物包括氧化石墨烯以及粘结剂和交联剂；所述氧化石墨烯负载在所述柔性基体的表面以及内部；
所述柔性基体的孔径为10μm～1mm；所述孔径分布在所述柔性基体的内部；
所述氧化石墨烯和所述粘结剂的质量比为(0.5～3)：1；
所述交联剂和所述粘结剂的质量比为(0.05～0.4)：1；
所述柔性基体包括无纺布、织物的至少之一；
所述柔性光热转换材料的制备方法如下：
将氧化石墨烯、粘结剂、交联剂和溶剂混合，以便形成混合液；
将柔性基体放入所述混合液中进行浸泡，以便形成负载有所述氧化石墨烯的所述柔性基体；
对所述负载有所述氧化石墨烯的所述柔性基体进行还原处理，以便形成负载有石墨烯的所述柔性基体，以便形成所述柔性光热转换材料。
2.根据权利要求1所述的柔性光热转换材料，其特征在于，所述粘结剂包括水性粘结剂。
3.根据权利要求1所述的柔性光热转换材料，其特征在于，所述粘结剂包括聚乙烯醇、羟甲基纤维素以及聚丙烯酸酯的至少之一。
4.根据权利要求1所述的柔性光热转换材料，其特征在于，所述交联剂包括戊二醛。
5.根据权利要求1所述的柔性光热转换材料，其特征在于，所述混合液中，所述氧化石墨烯的浓度为0.5～5mg/mL。
6.根据权利要求1所述的柔性光热转换材料，其特征在于，所述粘结剂的浓度为0.5～5mg/mL。
7.根据权利要求1所述的柔性光热转换材料，其特征在于，所述形成混合液之后，所述方法进一步包括：
将所述混合液的pH值调至大于7，并对所述混合液进行超声分散，所述超声分散的时间为0.5～2h。
8.根据权利要求7所述的柔性光热转换材料，其特征在于，所述超声分散之后，将所述柔性基体放入所述混合液中进行浸泡，浸泡时间为5-50min。
9.根据权利要求1所述的柔性光热转换材料，其特征在于，所述浸泡之后，对所述柔性基体进行干燥，干燥时间为5-50min，以便形成所述负载有所述氧化石墨烯的所述柔性基体。
10.根据权利要求1所述的柔性光热转换材料，其特征在于，所述还原处理进一步包括：
将所述负载有所述氧化石墨烯的所述柔性基体浸泡在抗坏血酸溶液中进行还原，所述抗坏血酸溶液的浓度为0.5-5mg/mL，所述抗坏血酸溶液的pH值小于5，还原时间为15-30min，还原温度为70～100℃。
11.一种权利要求1-10任一项所述的柔性光热转换材料在海水淡化中的用途。
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