【摘 要】
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界面光热转换是一种有效利用太阳能的新策略。研究人员们对界面光热转换材料进行了大量的研究,然而当前的界面光热转换材料仍然存在低效率、高成本、不耐用、生物相容性差和应用比较单一等问题,这些都限制了其大规模的实际应用。本论文从两个不同的材料体系研究了新型的界面光热转换材料:（1）光热海绵以海绵为基底,通过简单的浸渍涂覆和一步还原的方法将薄层的还原氧化石墨烯和银纳米粒子组装到海绵的三维骨架上,制备成光热海
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界面光热转换是一种有效利用太阳能的新策略。研究人员们对界面光热转换材料进行了大量的研究,然而当前的界面光热转换材料仍然存在低效率、高成本、不耐用、生物相容性差和应用比较单一等问题,这些都限制了其大规模的实际应用。本论文从两个不同的材料体系研究了新型的界面光热转换材料:（1）光热海绵以海绵为基底,通过简单的浸渍涂覆和一步还原的方法将薄层的还原氧化石墨烯和银纳米粒子组装到海绵的三维骨架上,制备成光热海绵。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）、水接触角（WCA）和紫外可见近红外光谱（UV-vis-NIR）对材料进行了表征。结果表明,改性后的海绵保持了原始海绵的多孔网络结构,而且原始海绵的二级结构也没有被破坏;海绵骨架上涂覆了一薄层的还原氧化石墨烯和均匀分布的单质银纳米粒子;银纳米粒子为单质银;光热海绵呈疏水性（水接触角为130°）;光热海绵在250-2500nm范围的太阳光谱中表现高吸收和抗反射特性;在一个太阳光照下,自漂浮在水面上的光热海绵的蒸发速率高达1.21 kg m-2 h-1,水的蒸发效率可高达86.8%,并且表现出良好的耐用性,重复使用10次,性能没有明显变化;同时,研究结果表明该疏水光热海绵对有机溶剂和低粘度油具有出色的吸附能力（54.0-123.0g/g）;在一个太阳下照射5分钟,光热海绵可以通过加热原油降低其粘度,实现对原有的回收,对重质原油的吸附高达68.0 g/g,是没有太阳光照时的7.5倍。（2）光热水凝胶将石墨粉（GP）和聚乙烯醇（PVA）简单地物理混合,然后通过冷冻交联制备成光热水凝胶。通过扫描电子显微镜（SEM）、流变仪、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、动态溶胀实验和紫外可见近红外光谱（UV-vis-NIR）对材料进行了表征。结果表明,所制备的水凝胶具有丰富的毛细管网络结构和交联的聚合物骨架,GP渗透在网络骨架中;通过改变石墨粉和PVA的比例可以调节光热水凝胶的水管理和水迁移能力;适量的石墨粉添加量可以实现对太阳光谱的宽带高吸收;在一个太阳光照下,将亲水性水凝胶和二维供水部件组合成一体式结构,水蒸发速率高达1.74kg m-2h-1;光热水凝胶可以在不同水环境中实现高的清洁水生产率;水凝胶中水的高速蒸发归因于其蒸发焓明显小于纯水的蒸发焓。
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