本发明专利技术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，本发明专利技术以石墨作为原材料，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。等水处理领域。等水处理领域。
【技术实现步骤摘要】
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
[0001]本专利技术涉及一种打孔石墨烯及其应用。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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
[0004]本专利技术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。本专利技术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。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0006]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。
[0007]具体如下：
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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；
[0011]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；
[0012]S5、混合液经90000Da的透析袋透析7天；
[0013]S6、用液氮进行干燥，待冷却后即可得到打孔石墨烯。
[0014]本专利技术所达到的有益效果是：
[0015](1)本专利技术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；
[0016](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；
[0017]本专利技术操作简单方便，处理时间短，无环境和人体健康风险。
附图说明
[0018]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0019]图1是泡沫碳用于污水净化前后的对比图。
具体实施方式
[0020]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0021]实施例
[0022]一种打孔石墨烯的制备方法，利用水蒸气的微氧化性进行打孔，再经高温还原后得到光热转换性能高、水运输性能优越的打孔石墨烯，其包括以下步骤：
[0023]将10g的石墨于通有氩气、水蒸气的管式炉中，以5℃/min升温速率，600℃温度下处理2h，得到多孔的石墨材料；
[0024]取1g的多孔石墨，120ml浓硫酸、14ml的浓磷酸，混合搅拌均匀得到混合液；
[0025]于混合液中加入4g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；
[0026]待加热完成后，往悬浮液中加入10ml浓度为30％wt的过氧化氢溶液，超声1h使其分散；再6000r离心10min，去掉上清液，在沉淀中加入200ml36％的盐酸溶液和500ml去离子水，搅拌5h，在10000r下离心直到混合液pH为7。
[0027]混合液经90000Da的透析袋透析7天；
[0028]用液氮进行干燥，待冷却后即可得到打孔石墨烯。
[0029]泡沫碳用于界面海水淡化
[0030]在衬底上沉积打孔石墨烯，用于海水淡化系统中；将衬底同石墨烯放入150ml烧杯中，衬底厚度为20mm；将组合体系放到装有150ml海水的烧杯水面上，放入蒸馏水收集装置中；将装置放在1000KW/m2的氙灯模拟太阳光下垂直照射材料和水面，进行光照1h，环境温度为27℃，水体温度为22℃，收集蒸发出的蒸汽；待光照结束后，测试收集的水的盐去除率；钠离子基本被去除，蒸馏水浓度低于0.1ppm，远低于世界卫生组织的标准。
[0031]泡沫碳用于污水净化
[0032]在衬底上沉积打孔石墨烯，用于海水淡化系统中；将衬底同石墨烯放入150ml烧杯中，衬底厚度为20mm；
[0033]将组合体系放到装有150ml有机染料废水的烧杯水面上，放入蒸馏水收集装置中；
[0034]将装置放在1000KW/m2的氙灯模拟太阳光下垂直照射材料和水面，进行光照1h，环境温度为27℃，水体温度为22℃，收集蒸发出的蒸汽；
[0035]待光照结束后，测试收集的水的污染物去除率；锌、铜、镍、镉等重金属等离子基本被去除，远低于世界卫生组织的标准，如图1所示。
[0036]最后应说明的是：以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种打孔石墨烯，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：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；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；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；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；S5、混合液经90000Da的透析袋透析7天；S6、用液氮进行干燥，待冷却后即可得到打孔石墨烯。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...
【专利技术属性】
技术研发人员：李朝林，王文辉，吴兆基，苏闯建，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：
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