CN112707391B - 一种复合水凝胶基的自供水型光热水蒸发装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合水凝胶基的自供水型光热水蒸发装置，通过一步化学还原反应，在石墨烯之间插层多孔二硫化钼MoS2纳米粒子。本发明中能在0.9kW m‑2光照下达到3.2kg m‑2h‑1的高效水蒸发速率，远高于目前同类型的光热界面水蒸发系统，并且具有抗细菌生物污染性能和良好的稳定性。该发明的光热界面水蒸发系统有望实现高效的海水淡化，为可持续的清洁水生产提供了解决方案。

Description

一种复合水凝胶基的自供水型光热水蒸发装置
技术领域
本发明属于光热材料领域，特别涉及一种复合水凝胶基的自供水型光热水蒸发装置。
背景技术
太阳能驱动的界面水蒸发因其具有优良的蒸发性能和热管理被认为是缓解淡水缺乏的最有前景的方法。为了最大限度地提高蒸发效率，各种光热材料(等离子体纳米粒子、碳基纳米材料、半导体等)和界面(自支持膜、双层膜、人工蒸腾系统等)已被用来收集太阳能并减少热损失。其中，基于水凝胶的太阳能蒸发系统受到广泛的关注，因为水凝胶网络中包含大量的中间态水，能活化水分子并以少量的能量加速水分蒸发。
然而，目前基于水凝胶的光热材料大多聚焦于表面相对平坦的有机聚合物网络，其增强的表面反射会阻碍光吸收，同时其有限的蒸发面积也会减少蒸汽逸出速率。并且，聚合物基水凝胶的热稳定性和化学稳定性差，也限制其应用。此外，目前大多数水凝胶需与水体直接接触以补充其快速蒸发而损失的水分，这将增加热传导而造成的热损失。甚至，水凝胶会直接浸没于水体，从而削弱热局域效应。虽然通过采取基底支撑将水凝胶与体积水分离，但仍缺乏和蒸发匹配的水分补充，从而降低了效率。
另外，大多数光热材料在界面水蒸发脱盐时易被快速蒸发引起的盐析而堵塞，也容易被水中存在的有机物和其他生物物种污染。所有这些都将减少太阳能吸收，并阻碍蒸汽的产生/输送，但这些往往很少受到关注。
因此，开发一种具有良好光热稳定性、高表面粗糙度、先进的防污性能(包括抗盐析污染和生物污染)的水凝胶，同时构建一个无能耗的具有可控水补给性能的自供水系统，与水凝胶的快速水分蒸发相匹配而不牺牲导热损耗，仍然是当前材料/设备设计的迫切挑战。
石墨烯和二硫化钼能复合得到水凝胶材料，如发明专利《一种循环吸附剂石墨烯/二硫化钼/壳聚糖复合水凝胶的制备方法》中利用水热法(180℃)制得石墨烯/二硫化钼/壳聚糖复合水凝胶用于吸附和光降解有机染料，但该发明制备复合水凝胶的过程耗时长(12h)，引入的片层二硫化钼其制备方法复杂且未有丰富的分散的光热点，此外，体系中有机物(壳聚糖)的加入也降低了凝胶的热稳定性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种纯无机复合水凝胶基的自供水型光热水蒸发装置，克服现有技术石墨烯基复合凝胶制备耗时、耗能，未有大量分散的热点和热稳定性差，以及光热体系防污性能(包括抗盐析污染和生物污染)不足的缺陷。
本发明的一种复合水凝胶，其特征在于，所述复合水凝胶为多孔MoS2纳米花插层的石墨烯复合水凝胶。
所述复合水凝胶通过L-抗坏血酸一步还原MoS2纳米花和氧化石墨烯的分散液获得的多孔MoS2插层的石墨烯复合水凝胶网络。
所述的MoS2插层的石墨烯水凝胶是利用氧化石墨烯和多孔MoS2纳米花为原料，通过一步水热反应合成。
本发明的一种复合水凝胶的制备方法，包括：
将二硫化钼纳米粒子加入到氧化石墨烯溶液中，经超声处理，得到混合溶液，然后加入还原剂，超声，烘箱中静置反应，去离子水中清洗，得到复合水凝胶MoS2/GH。
优选地，所述二硫化钼纳米粒子和氧化石墨烯的质量比为0.5-15:1；所述还原剂与氧化石墨烯的质量比为0.5-7:1。
优选地，所述氧化石墨烯由改进的Hummers法制备，具体步骤如下，首先将3g石墨粉加入到处于冰水浴的含有70mL浓硫酸和1.5g硝酸钠的混合液中，接着，向溶液中缓慢加入9g的高锰酸钾。将反映体系的温度维持在35℃下30min，缓慢加入150mL去离子水。随后，混合溶液在95℃下搅拌15min，再加入500mL去离子水。最后，加入20mL双氧水(30％的水溶液)。其混合液用1L的稀盐酸(1mol/L)过滤洗涤除去其中多余的金属离子后再用去离子水洗涤，得到的沉淀物再分散至去离子水中并透析两周。最终的GO经离心和冷冻干燥后备用。
优选地，所述二硫化钼纳米粒子由一步水热法制得，具体步骤如下，55mg的(NH4)2MoS4通过搅拌和超声30min分散于25mL水中，随后加入250μL N2H4·H2O接着超声30min。然后将混合溶液转移至100mL的聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中并在200℃下反应10h。反应得到的黑色产物可通过在10000rpm转速下离心5min收集，而后用去离子水清洗且清洗至少重复10次以去除未反应的试剂。最后，经离心洗涤后的产物冷冻干燥备用。二硫化钼纳米粒子为多孔纳米花状；还原剂为L-抗坏血酸。
优选地，所述多孔纳米花状的粒径大小约为100nm-200nm。
优选地，所述将二硫化钼纳米粒子加入到氧化石墨烯溶液中，经超声处理10-120min；所述反应温度为50-200℃，时间为0.5-6h。
本发明的一种复合气凝胶，通过将所述复合水凝胶MoS2/GH冷冻干燥，得到气凝胶(MoS2@GA)。
本发明的一种复合水凝胶基自供水型光热装置(也即太阳能蒸汽发生器)，所述光热装置含所述复合水凝胶和自供水系统CHTS，自供水系统CHTS为复合水凝胶提供支撑、快速补水，而且避免复合水凝胶与体相水接触，有效较少光热体系的热量损失。
优选地，所述自供水系统CHTS包括毛细吸水介质、容器，其中毛细吸水介质架构在两个具有盐浓度差和液面高度差的容器上，实现水的快速转移。
优选地，所述的CHTS是以棉纱布为桥，架构在两个具有盐浓度差和液面高度差的容器上，实现水的快速转移并加快蒸腾作用。在两烧杯内分别装入一定量的盐水，设置不同的盐浓度差和液面高度差，以棉纱布为毛细吸水介质，使水向某一方向转移。
所述复合水凝胶设置在自供水系统CHTS中棉纱布的上表面。
所述的自供水系统(CHTS)是以盐浓度差和液面高度差驱动实现的。
优选地，所述毛细吸水介质为棉纱布。
优选地，所述的盐浓度差为0％-30％；液面高度差为0-50mm。
本发明的一种所述复合水凝胶基自供水型光热装置的应用，如海水淡化及污水处理中的应用。
本发明中以纯无机石墨烯基水凝胶为光热转换材料和水蒸发材料，以自供水装置为水凝胶供水并抗盐析。
本发明通过一步化学还原反应，在石墨烯之间插层多孔二硫化钼(MoS2)纳米粒子，制备了一种智能的3D多孔光热复合水凝胶(MoS2@GH)。同时，本发明提供了一个可控的由盐浓度差和液面高度差驱动的毛细水转移/蒸腾型自供水系统(CHTS)，其与光热复合水凝胶MoS2@GH结合作为太阳能蒸汽发生器。其中复合水凝胶中分级多孔结构不仅有助于增强太阳光的捕获吸收，而且能够分散水与光热点接触，降低水的蒸发焓，提升热传导水的效率。同时，通过CHTS系统调控合适的补水以匹配水凝胶中水分的快速蒸发，减少水凝胶材料的盐析效应。该系统能在0.9kW m-2光照下达到3.2kg m-2h-1的高效水蒸发速率，远高于目前同类型的光热界面水蒸发系统，并且具有抗细菌生物污染性能和良好的稳定性。该发明的光热界面水蒸发系统有望实现高效的海水淡化，为可持续的清洁水生产提供了解决方案。
有益效果
(1)本发明开发了一种简易有效的方法来制备MoS2@GH复合水凝胶三维光热吸收材料，同时设计了一种新颖的供水系统CHTS，二者结合实现了高光热水蒸发速率、良好的稳定性以及耐盐、抗菌性于一体的光热系统的简易制备，将对海水淡化及污水处理提供坚实的技术基础，具有重要的现实意义；
(2)本发明所制备的水凝胶体系能够降低水的蒸发焓，实现高效的界面水蒸发。
(3)本发明相比于传统的有机水凝胶光热体系，具有更高的水蒸发速率和能量利用率；
(4)本发明选用石墨烯和二硫化钼作为光热转化材料，得到的复合水凝胶因其内部多级孔道结构能实现光的多级反射而具有优异的光吸收，而且相比于传统的有机水凝胶具有更好的热稳定性和机械稳定性。此外，石墨烯和二硫化钼的纳米片能对细菌细胞膜造成不可逆的损伤，从而提高材料的抗生物污染性能；
(5)本发明的复合水凝胶基自供水型且具有耐盐、抗污性能的光热系统的制备及应用，增强光热水凝胶材料的太阳光吸收和热转化，提升其应用稳定性，减少热量向体相水传递的热损失，解决由于盐析和生物污染问题影响材料的长期使用性等难题，实现高效的界面水蒸发脱盐。该发明制备方法简单，设计新颖实用，得到的MoS2@GH复合水凝胶稳定性好(复合水凝胶的循环光照试验中在相同光照条件下凝胶多次重复使用也并未影响其光热效果，而且增加光照强度时相应的复合水凝胶的水蒸气生成速率也随之加快)，结合独特的无能耗的自供水系统CHTS，其不仅具有高效的光热水蒸发速率，而且具有良好的抗污性能，复合凝胶具有优良的光学吸收，此外，复合水凝胶基光热自供水系统的特殊热定位和补水管理，MoS2@GH复合水凝胶可实现快速的水分蒸发，即高效的光热水蒸发速率(3.2kg m-2h-1)。一方面，由于MoS2和石墨烯材料的协同作用，MoS2@GH复合凝胶显示出优良的抗菌效果(抗生物污染特性)。另一方面，由于CHTS的自供水补充系统可以及时溶解并冲洗水凝胶中的结晶盐，在高浓度盐水条件下能明显延缓盐析污染。
(6)本发明设计的无能耗的水转移/蒸腾系统CHTS，相比于传统的人工蒸腾系统(ATS)，补水能力更强，能有效减少热量的损失，提高光热水蒸发速率，在0.9kW m-2光照条件下，体系具有较高的界面水蒸发速率(3.2kg m-2h-1)，且在高浓度盐水条件下能有效延缓盐析。
附图说明
图1为本发明的MoS2@GH复合水凝胶基自供水型光热系统的简易示意图；
图2为本发明的单纯石墨烯水凝胶(GH)的SEM(A)和光学照片(A中插图)，MoS2@GH复合水凝胶的SEM(B)，光学照片(B中插图)，TEM(C,C中插图,D)，SAED模式(D中插图)、STEM(E-I)及XPS图谱(J-L)；
图3为本发明的MoS2@GH复合水凝胶与单纯石墨烯水凝胶(GH)对比的光学图谱(A)，DSC曲线(B)和红外热像图(C)；
图4为本发明的自供水系统CHTS(C1-C2,ΔH)的示意图(A)，及基于该系统不同液面高度差和盐浓度差条件下水转移速率曲线(B-E)和光照条件下水的蒸发性能(F)；
图5为本发明的MoS2@GH复合水凝胶与纯GH水凝胶在CHTS或ATS上的红外热像图对比(A)，不同光热水蒸发系统在光照过程中水的蒸发速率曲线(B)，MoS2@GH基自供水光热系统在0.9sun照射45min时盐水蒸发量的重复稳定性(C)，不同光照强度下的MoS2@GH在CHTS上水的蒸发速率曲线(D)以及三种模拟的海水样品(即三种不同质量浓度的NaCl水溶液：0.8％、3.5％和10％)在脱盐前后的盐度值(E)；其中图5(C)中黑线是多组数值连接的曲线，灰线几组数据的平均水平值；
图6为本发明的MoS2@GH在ATS或CHTS上于2.6kW m-2光照强度下光照一定时间的光学照片(A)，含盐量(B)和水蒸发曲线(C)，MoS2@GH在ATS或CHTS上出现盐析前后的水蒸发曲线(D,E)，其中插图为NaCl包覆的MoS2@GH在ATS或CHTS上于2.6kW m-2光照强度下光照60min后的光学照片；
图7为本发明的凝胶处理的菌悬液稀释后于琼脂板培养的光学图像(A-C)，凝胶在含有菌悬液的琼脂板中培养后的SEM图像(D,E)。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示为本发明实施例提供的MoS2@GH复合水凝胶基自供水型光热系统的简易示意图，利用石墨烯与二硫化钼间的非共价键作用，经化学还原自组装形成复合水凝胶，此外利用盐浓度差和液面高度差为驱动力，实现水分的快速补给并加快蒸腾作用。
CHTS是以棉纱布(南昌益民医用卫生材料有限公司，双层纱布裁剪为长：150mm、宽：10mm备用)为桥，架构在两个具有盐浓度差和液面高度差的容器上，实现水的快速转移并加快蒸腾作用。
氧化石墨烯由改进的Hummers法制备，具体步骤如下，首先将3g石墨粉加入到处于冰水浴的含有70mL浓硫酸和1.5g硝酸钠的混合液中，接着，向溶液中缓慢加入9g的高锰酸钾。将反映体系的温度维持在35℃下30min，缓慢加入150mL去离子水。随后，混合溶液在95℃下搅拌15min，再加入500mL去离子水。最后，加入20mL双氧水(30％的水溶液)。其混合液用1L的稀盐酸(1mol/L)过滤洗涤除去其中多余的金属离子后再用去离子水洗涤，得到的沉淀物再分散至去离子水中并透析两周。最终的GO经离心和冷冻干燥后备用。
二硫化钼纳米粒子由一步水热法制得，具体步骤如下，55mg的(NH4)2MoS4通过搅拌和超声30min分散于25mL水中，随后加入250μL N2H4·H2O接着超声30min。然后将混合溶液转移至100mL的聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中并在200℃下反应10h。反应得到的黑色产物可通过在10000rpm转速下离心5min收集，而后用去离子水清洗且清洗至少重复10次以去除未反应的试剂。最后，经离心洗涤后的产物冷冻干燥备用。
实施例1
向氧化石墨烯溶液(2mg/mL，1mL)中加入17μL1 mol/L的L-抗坏血酸，超声约10min后于90℃烘箱中静置反应2h，得到的GH水凝胶于去离子水中清洗，经冷冻干燥可得到相应的气凝胶(GA)备用。
将4mg二硫化钼加入到含有1mL 2mg/mL的氧化石墨烯的溶液中，经超声约30min处理得到均匀的混合液，之后加入17μL1 mol/L的L-抗坏血酸，超声约10min后于90℃烘箱中静置反应2h，得到的MoS2@GH复合水凝胶于去离子水中清洗，经冷冻干燥可得到相应的气凝胶(MoS2@GA)备用。
如图2所示为本发明实施例提供的单纯石墨烯水凝胶(GH)的SEM(A)，MoS2@GH复合水凝胶的SEM(B)，TEM(C,D)，STEM(E-I)及XPS图谱(J-L)，从图(A,B)中可以看到MoS2很好地分散于石墨烯的3D多孔网络结构中，图(C-I)表明在复合水凝胶中，MoS2仍是结晶性的纳米花结构，分散的纳米粒子与石墨烯紧密结合，防止了石墨烯在水热反应过程中的聚集。图(J-L)进一步表明MoS2通过非共价键作用与石墨烯结合得到复合水凝胶后仍保留其典型的特征结构。
实施例2
向氧化石墨烯溶液(2mg/mL，1mL)中加入17μL1 mol/L的L-抗坏血酸，超声约10min后于90℃烘箱中静置反应2h，得到的GH水凝胶于去离子水中清洗，经冷冻干燥可得到相应的气凝胶(GA)备用。
将8mg二硫化钼加入到含有1mL2 mg/mL的氧化石墨烯的溶液中，经超声约30min处理得到均匀的混合液，之后加入17μL1 mol/L的L-抗坏血酸，超声约10min后于90℃烘箱中静置反应2h，得到的MoS2@GH复合水凝胶于去离子水中清洗，经冷冻干燥可得到相应的气凝胶(MoS2@GA)备用。
如图3所示为本发明实施例提供的MoS2@GH复合水凝胶与单纯石墨烯水凝胶(GH)对比的光学图谱(A)，DSC曲线(B)和红外热像图(C)，图A显示，在200nm到2500nm波长范围内复合凝胶比单纯的石墨烯凝胶对光有更强的吸收，且能达到99％。图B显示，通过DSC曲线分析，MoS2@GH复合水凝胶中水的蒸发焓(2250J/g)小于GH水凝胶中水的蒸发焓(2360J/g)，表明复合水凝胶中分级多孔结构能够降低水的蒸发焓，从而提升热传导水的效率。图C显示由于MoS2@GA增强的光学吸收，在0.9太阳照射下，冻干的水凝胶(气凝胶)在5min内温度迅速上升，其升温速度高于GA，表明复合凝胶本身优异的光热性能，而在水化后，水凝胶温度的升高相对较慢。表明水凝胶中水的迅速蒸发消耗了大部分的能量(吸热)来保持低温。
实施例3
将16mg二硫化钼加入到含有1mL2 mg/mL的氧化石墨烯的溶液中，经超声约60min处理得到均匀的混合液，之后加入17μL1 mol/L的L-抗坏血酸，超声约10min后于90℃烘箱中静置反应2h，得到的MoS2@GH复合水凝胶于去离子水中清洗备用。
在两烧杯(25mL)中装入一定量的空白水或NaCl溶液设置不同的液面高度差(-6mm,0mm,6mm,12mm和18mm和盐浓度差(3.5％–0％,3.5％–3.5％,3.5％–10％,3.5％–18％和3.5％–26％(如左边烧杯中装入质量浓度为3.5％的NaCl溶液，右边烧杯中装入质量浓度为26％的NaCl溶液，即为3.5％–26％组)，以棉纱布为毛细吸水介质，架构在两个烧杯上，实现水的快速转移，得到合适的CHTS(C1-C2,ΔH)。其中ΔH＝H1-H2，(实施例高度差为左边液体高度减右边液体高度)。
如图4所示表明水转移速率随液面高度差和盐浓度差的增加而增加，而且在光照条件下，MoS2@GH在CHTS上时其水蒸发速率随水转移速率的增加而增加。
图4中B-F分别代表：室温下不同的(B)液面高度差和(C)NaCl水溶液浓度差随时间变化的水转移速率曲线；(D)空白水(0％)和NaCl水溶液(3.5％)在固定的18mm的液面高度差的条件下的水转移速率曲线；(E)不同NaCl水溶液浓度差和不同液面高度差条件下的水转移速率曲线；(F)MoS2@GH在不同条件下经0.9个太阳光强度照射下的水分蒸发性能。通过对比图中相同时间内水转移/水蒸发的量，可知水转移/水蒸发的速率快慢。
如图4(B,C)所示，随着两烧杯中液面高度差的增大，其水转移速率逐渐加快。此外，当盐浓度差逐渐增加时，其水转移速率也随之增加，表明两烧杯之间的水转移的速率可以很好地通过液面高度差和盐浓度差来控制，而且较大的液面高度差或较高的盐浓度差可以实现从一个杯子到另一个杯子的更快的水转移。如图4D所示，两烧杯中分别装入纯水和3.5％的NaCl水溶液，且液面高度差均为18mm时，相比于空白纯水之间的水转移，盐水间的水转移速率会有略微降低，尽管如此，盐水间水的转移速率也可以通过改变浓度和高度来进行很好地调节。如图4E所示，只有浓度差(3.5％-26％)的条件下，其水转移速率较慢，只有高度差(18mm)的盐水条件下，其水转移速率相对前者较快，而当同时存在高度差(18mm)和浓度差(3.5％-26％)的条件下，其具有最快的水转移速率，表明，模拟的海水盐度(3.5％质量浓度的盐水)通过棉纱布的桥连，在18mm的高度差下仍然可以快速转移到接近饱和的盐水(26％质量浓度的盐水)中。由于可以控制水沿着棉纱布进行传输，将水凝胶置于棉纱布上后，可以很好地补充水，以匹配其快。
实施例4
向氧化石墨烯溶液(2mg/mL，1mL)中加入17μL1 mol/L的L-抗坏血酸，超声约10min后于90℃烘箱中静置反应2h，得到的GH于去离子水中清洗备用。
将8mg二硫化钼加入到含有1mL2 mg/mL的氧化石墨烯的溶液中，经超声约60min处理得到均匀的混合液，之后加入17μL1 mol/L的L-抗坏血酸，超声约10min后于90℃烘箱中静置反应2h，得到的MoS2@GH复合水凝胶于去离子水中清洗备用。
在两烧杯(25mL)中分别装入一定量的3.5％和26％的NaCl溶液，以棉纱布为毛细吸水介质，即设置CHTS(3.5％-26％,18mm)。在单一烧杯中装入20mL的3.5％的NaCl溶液，以泡沫为支撑材料，以棉纱布为毛细吸水介质，即设置ATS(3.5％)。
氙灯作为太阳光模拟器其光功率密度为0.9kW m-2，将各种凝胶材料(GH和MoS2@GH)置于CHTS(3.5％-26％,18mm)或ATS(3.5％)上，在一定时间的辐照下，通过电子天平(0.01g的精度)监测烧杯内水的质量变化，以此分别测定其光热水蒸发效果。为了确认凝胶的可重复使用性和稳定性，相同的MoS2@GH至少循环试验了十次。
如图5所示表明MoS2@GH在CHTS上能极大地加快水的蒸发，凝胶表面保持相对低的温度能有效的减少热量的损失。由于复合水凝胶基光热自供水系统的特殊热定位和补水管理，MoS2@GH复合水凝胶可实现快速的水分蒸发，其在0.9kW m-2光照条件下水蒸发速率高达3.2kg m-2h-1。在相同光照条件下该凝胶多次重复使用也并未影响其光热效果。随着光照强度的增强(0.9kW m-2，1.8kW m-2和2.6kW m-2)复合凝胶的蒸汽产生能力也随之增强，其水蒸发速率也由3.2kg m-2h-1、4.9kg m-2h-1增加至5.9kg m-2h-1，该光热系统具有良好的稳定性和易于调控的特性。此外，利用复合水凝胶基光热自供水系统对三种具有代表性的模拟盐度的盐水样品(波罗的海：0.8％、世界海洋：3.5％和死海：10％)进行脱盐处理，经脱盐处理后的盐度值明显降低(2.5×10-3％、6.8×10-3％和3.8×10-2％)，并达到世界卫生组织饮用水的盐度标准(0.1％)，表明复合凝胶也能达到很好的脱盐效果，该光热水蒸发系统在水净化方面具有巨大的潜力。
实施例5
将8mg二硫化钼加入到含有1mL 4mg/mL的氧化石墨烯的溶液中，经超声约60min处理得到均匀的混合液，之后加入17μL1 mol/L的L-抗坏血酸，超声约10min后于90℃烘箱中静置反应2h，得到的水凝胶于去离子水中清洗备用。
在两烧杯(25mL)中分别装入一定量的10％和26％的NaCl溶液，以棉纱布为毛细吸水介质，即设置CHTS(10％-26％,18mm)。在单一烧杯中装入20mL的10％的NaCl溶液，以泡沫为支撑材料，以棉纱布为毛细吸水介质，即设置ATS(10％)。
如图6所示表明在高浓度盐水中(10％的NaCl)，光照90min后，在ATS装置上复合水凝胶产生了明显的盐析污染，其表面完全被NaCl晶体所覆盖，凝胶中含盐量约为41mg。相比ATS，MoS2@GH在CHTS上能明显延缓盐析(凝胶中含盐量约为13.6mg)，而且即使在被NaCl晶体包覆的情况下，其快速的补水使凝胶中间部位的NaCl晶体得以溶解而不影响其蒸发性能。
实施例6
向氧化石墨烯溶液(2mg/mL，1mL)中加入17μL的1mol/L的L-抗坏血酸，超声约10min后于90℃烘箱中静置反应2h，得到的GH水凝胶于去离子水中清洗，经冷冻干燥可得到相应的气凝胶(GA)备用。将4mg二硫化钼加入到含有1mL 4mg/mL的氧化石墨烯的溶液中，经超声约30min处理得到均匀的混合液，之后加入17μL1 mol/L的L-抗坏血酸，超声约10min处理后于90℃烘箱中静置反应2h，得到的MoS2@GH复合水凝胶于去离子水中清洗，经冷冻干燥可得到相应的气凝胶(MoS2@GA)备用。
将由GH和MoS2@GH冷冻干燥得到的凝胶样品(GA和MoS2@GA)放置在锥形瓶中，然后将大肠杆菌悬浮液滴在各种凝胶样品的表面，同时设置空白对照组，于37℃下接触6h后，用无菌蒸馏水将菌悬液稀释适当倍数，从稀释的菌悬液中取出100μL均匀涂覆于固体培养基上，37℃恒温培养18h，以验证其抑菌效果。此外，将凝胶样品(GA和MoS2@GA)置于含120μL稀释的大肠杆菌悬浮液的琼脂板上，在37℃下恒温培养18h，通过SEM观察抑菌效果。如图7所示，相比于空白组(A)，经气凝胶GA(B)和MoS2@GA(C)预接触一段时间后的细菌不能很好地繁殖，因而固体培养基上菌落数很少甚至没有菌落生长。此外，当将气凝胶GA(D)和MoS2@GA(E)置于含有细菌的琼脂平板中培养一段时间后，复合凝胶的表面也未有细菌的生长，表明由于MoS2和石墨烯的协同作用，MoS2@GH复合凝胶显示出优良的抗菌效果。

Claims (2)

1.一种复合水凝胶基自供水型光热装置，其特征在于，所述光热装置含复合水凝胶和自供水系统CHTS；所述复合水凝胶为多孔MoS2纳米花插层的石墨烯复合水凝胶；
其中所述复合水凝胶由下列方法制备，包括：
将二硫化钼纳米粒子加入到氧化石墨烯溶液中，经超声处理，得到混合溶液，然后加入还原剂，超声，反应，得到复合水凝胶MoS2/GH；
所述二硫化钼纳米粒子和氧化石墨烯的质量比为0.5-15:1；所述还原剂与氧化石墨烯的质量比为0.5-7:1；所述二硫化钼纳米粒子为多孔纳米花；还原剂为L-抗坏血酸；所述将二硫化钼纳米粒子加入到氧化石墨烯溶液中，经超声处理10-120 min；所述反应温度为50-200 ℃，时间为0.5-6 h；所述自供水系统CHTS包括毛细吸水介质、容器，其中毛细吸水介质架构在两个具有盐浓度差和液面高度差的容器上；所述毛细吸水介质为棉纱布；所述的盐浓度差为0%-30%；液面高度差为0-50 mm。
2.一种权利要求1所述复合水凝胶基自供水型光热装置的应用。
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