铋基光热转换纳米纤维材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114560701A(43)申请公布日2022.05.31(21)申请号202210306727.7C02F1/14(2006.01)(22)申请日2022.03.25C02F1/04(2006.01)B01D1/00(2006.01)(71)申请人河北科技大学C02F103/08(2006.01)地址050000河北省石家庄市裕翔街26号(72)发明人杨文秀冯卓张瀛宽范腾(74)专利代理机构石家庄科途知识产权代理事务所(普通合伙)13141专利代理师檀文礼(51)Int.Cl.C04B35/547(2006.01)C04B35/01(2006.01)C04B35/52(2006.01)D01D5/00(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B41/83(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称铋基光热转换纳米纤维材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种铋基光热转换纳米纤维材料及其制备，其以水热合成法制备的氧化石墨烯‑硫化铋纳米颗粒为光热介质主体，以聚乙烯吡咯烷酮为基体，通过静电纺丝技术制备(氧化石墨烯‑硫化铋)‑聚乙烯吡咯烷酮复合纳米纤维，然后将该复合纳米纤维煅烧处理得到氧化石墨烯‑硫化铋陶瓷纳米纤维，再使用多巴胺和聚乙烯亚胺通过浸渍法对氧化石墨烯‑硫化铋陶瓷纳米纤维进行改性，得到聚多巴胺‑聚乙烯亚胺@氧化石墨烯‑硫化铋复合纳米纤维，即为铋基光热转换纳米纤维材料。获得的铋基光热转换纳米纤维材料，在全波长范围内对太阳光均具有较高的吸收率、较高的蒸发速率，在海水淡化、废水处理、溶剂快速蒸发等领域将具有广泛应用价值。CN114560701ACN114560701A权利要求书1/2页1.一种铋基光热转换纳米纤维材料，其特征在于：以水热合成法制备的氧化石墨烯‑硫化铋纳米颗粒为光热介质主体，以聚乙烯吡咯烷酮为基体，通过静电纺丝技术制备(氧化石墨烯‑硫化铋)‑聚乙烯吡咯烷酮复合纳米纤维，然后将该复合纳米纤维煅烧处理得到氧化石墨烯‑硫化铋陶瓷纳米纤维，再使用多巴胺和聚乙烯亚胺通过浸渍法对氧化石墨烯‑硫化铋陶瓷纳米纤维进行改性，得到聚多巴胺‑聚乙烯亚胺@氧化石墨烯‑硫化铋复合纳米纤维，即为铋基光热转换纳米纤维材料。2.根据权利要求1所述的铋基光热转换纳米纤维材料，其特征在于：所述氧化石墨烯‑硫化铋纳米颗粒的制备，以五水合硝酸铋‑聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液与氧化石墨烯的乙二醇溶液作为原料，混合均匀并超声处理后，再加入硫乙酰胺，在80～150℃反应得到；所述氧化石墨烯‑硫化铋纳米颗粒中硫化铋的质量含量为10％～20％。3.根据权利要求1所述的铋基光热转换纳米纤维材料，其特征在于：所述(氧化石墨烯‑硫化铋)‑聚乙烯吡咯烷酮复合纳米纤维的制备，以聚乙烯吡咯烷酮作为溶质，溶于溶剂无水乙醇中，再加入氧化石墨烯‑硫化铋纳米颗粒，在纺丝电压10～25kV进行静电纺丝得到。4.根据权利要求1所述的铋基光热转换纳米纤维材料，其特征在于，所述(氧化石墨烯‑硫化铋)‑聚乙烯吡咯烷酮复合纳米纤维的煅烧处理条件为：以升温速率1～4℃/min升温至450～650℃，煅烧2～6h。5.根据权利要求1所述的铋基光热转换纳米纤维材料，其特征在于：所述氧化石墨烯‑硫化铋陶瓷纳米纤维的改性制备，以多巴胺、聚乙烯亚胺和缓冲剂氨丁三醇的混合溶液作为浸渍液，室温搅拌条件下浸渍改性。6.一种如权利要求1～5中任一项所述铋基光热转换纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：a、氧化石墨烯‑硫化铋纳米颗粒的制备将2.5g五水合硝酸铋、与五水合硝酸铋质量比1:(0.5～2)的聚乙烯吡咯烷酮均加入到10～30mL乙二醇中，室温搅拌均匀至形成透明溶液，将50～200mL浓度为0.02g/mL的氧化石墨烯的乙二醇溶液加入到透明溶液中继续搅拌至均匀，然后室温超声处理5～20min，再将与五水合硝酸铋质量比为1:(5～10)的硫乙酰胺加入到溶液中，得到的混合溶液转移到高温高压反应釜中，将反应釜放入烘箱中，恒温80～150℃，处理1～3h，后自然冷却、分离、洗涤，得到目标产物氧化石墨烯‑硫化铋纳米颗粒；b、(氧化石墨烯‑硫化铋)‑聚乙烯吡咯烷酮复合纳米纤维的制备将聚乙烯吡咯烷酮作为溶质，溶于无水乙醇，再将氧化石墨烯‑硫化铋纳米颗粒均匀分散于聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液中，得到均匀的静电纺丝溶液，通过静电纺丝技术在纺丝电压10～25kV条件下制备(氧化石墨烯‑硫化铋)‑聚乙烯吡咯烷酮复合纳米纤维；所述静电纺丝溶液中聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度为7～12％，氧化石墨烯‑硫化铋与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(1～8):100；c、氧化石墨烯‑硫化铋陶瓷纳米纤维的制备将(氧化石墨烯‑硫化铋)‑聚乙烯吡咯