一种打孔石墨烯及其在界面海水淡化和污水净化中的应用

本发明涉及一种打孔石墨烯及其应用。

背景技术：

1、人口增长与水资源短缺的矛盾已经成为21世纪最具挑战性的问题之一。而太阳能是一种绿色、稳定、通用的可再生能源，具有广谱、广域的特点，被认为是实现可持续、高强度能源输出潜力最大的可再生能源之一。因此，太阳能为基础的蒸发技术作为自然界水循环系统的基本组成部分，已逐渐成为利用太阳能的一种基本方法。太阳能蒸发，作为一种基本的质量和热量传递过程，在全球范围内的应用中发挥着广泛的作用。除了提高现有淡水资源的利用效率外，污水处理、海水淡化、发电一体化也被认为是缓解当前水能源短缺的关键手段。因此，为了促进太阳能的高效利用，有必要适应其特性，以有效的方式将光能转化为其他形式的能量。

2、太阳能材料创新的关键部分是提高对阳光的吸收。优质的太阳能吸收材料具有吸收光谱范围宽、太阳热转换效率高、成本低、表面亲水性强、多孔结构、自浮性好、光源的入射方向依赖性强等特点。在海水淡化和海水处理方面具有良好的应用前景。其中，高性能光热转化材料的开发是实现高效太阳能界面蒸发海水淡化的关键技术，近年来，等离子体纳米颗粒，石墨烯，聚合物，半导体等被广泛报道用于太阳能海水淡化，但是大多数材料得到的转换效率较低。三维材料的输水性能较差，不能满足在蒸发过程的水需求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对碳纳米管、石墨烯、金属基等材料的输水性能和转换效率较低，限制了界面蒸发海水淡化的规模化利用的缺陷。本发明通过制备的石墨烯进行打孔形成多孔结构，用于海水淡化领域。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

3、一种打孔石墨烯的制备方法，以石墨作为原材料，经超声、透析冷冻干燥形成多孔氧化石墨烯，再在惰性氛围下升温加热形成打孔石墨烯。

4、具体如下：

5、s1、将石墨至于通有氩气、水蒸气的管式炉中，逐渐升温至600℃±50℃，处理2h，得到多孔的石墨材料；

6、s2、将s1中的多孔石墨，与浓硫酸、浓磷酸，混合搅拌均匀得到混合液；

7、s3、在混合液中加入高锰酸钾，放入50℃油浴中加热24h，转速为200转，待加热完成后得到悬浮液；

8、s4、待加热完成后，往悬浮液中加入过氧化氢溶液，超声使其分散；再离心，去掉上清液，在沉淀中加入盐酸溶液和去离子水，搅拌，离心直到混合液ph为7；

9、s5、混合液经90000da的透析袋透析7天；

10、s6、用液氮进行干燥，待冷却后即可得到打孔石墨烯。

11、本发明所达到的有益效果是：

12、(1)本发明利用水蒸气的微氧化性对石墨材料进行打孔，再经氧化处理形成多孔氧化石墨烯，经惰性气体高温处理，冷冻干燥后得到打孔石墨烯；

13、(2)制备的泡沫碳可用于界面海水淡化和污水净化等水处理领域；

14、本发明操作简单方便，处理时间短，无环境和人体健康风险。

技术特征：

1.一种打孔石墨烯，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的打孔石墨烯，其特征在于，s1中升温的速率为5℃/min。

3.如权利要求1所述的打孔石墨烯，其特征在于，s4中过氧化氢溶液度为30％wt。

4.权利要求1制备的打孔石墨烯在界面海水淡化中的应用。

5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：

6.权利要求1制备的打孔石墨烯在污水净化中的应用。

7.如权利要求所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：在衬底上沉积打孔石墨烯，用于海水淡化系统中，衬底厚度为20mm；将组合体系放入废水水面上，放入蒸馏水收集装置中；

技术总结
本发明公开了一种打孔石墨烯及其在界面海水淡化和污水净化中的应用，本发明以石墨作为原材料，用水蒸气的为氧化性对石墨材料进行打孔，经超声、透析冷冻干燥形成多孔氧化石墨烯，再在惰性氛围下升温加热形成多孔石墨烯，制备的泡沫碳可用于界面海水淡化和污水净化等水处理领域。

技术研发人员：李朝林,王文辉,吴兆基,苏闯建
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15