一种石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的制备方法

本发明太阳能利用，具体的说，涉及一种石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的制备方法。

背景技术：

1、太阳能是最可再生和清洁的能源之一，因此它吸引了很多人的研究兴趣。事实上，如何有效利用太阳能已经报道使用了诸多方法，其中最常见的方法包括光伏转换、光化学转换和光热转换。光伏转换是一个直接将太阳辐照转化为电的过程，而光化学转化将太阳能转化为化学能，例如光催化和水裂解产生氢，然而这两种技术通常表现出较低的能量转换效率。相比之下，光热转换是一种更传统、简单和有效的方法，其将太阳辐照转化为热能；有研究表明，光热转换在基于纳米流体的直接太阳吸收收集器（dascs）中进行时，分散在基流体中的纳米颗粒（nps）可以通过增强纳米流体的吸收和散射来提高系统的光热转换性能。所以制备良好的光吸收和光热转换材料对于社会发展起到至关重要的作用。由于具有优异的光学、机械、化学和电导率性能，同时便宜易得，近年来石墨烯被广泛应用，但石墨烯极易团聚，难以稳定分散于基液中，这严重阻碍了石墨烯的光吸收能力以及光热转换性能，极大的限制了石墨烯在纳米流体光热转换方面的应用。

2、目前，很多研究者对于石墨烯改性方面做了很多努力，虽有一定成效但分散性仍有待提升。也有不少研究者向石墨烯纳米流体中添加表面活性剂，以期获得较好分散状态的石墨烯纳米流体，但结果并不理想。现阶段对于石墨烯的研究，虽在一定程度上提高了石墨烯的分散性，但所用多种化学试剂对环境并不友好，造成了一定污染，不利于生态环境的建设，且制备成本较高，制备条件复杂，不适合大规模生产应用，所以对于石墨烯分散性的研究还有很大潜力待挖掘。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种原料便宜易得，制备方法简单的石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的制备方法。本发明制备方法条件温和，室温条件下即可完成，且制备的复合纳米光热转换材料对环境友好无污染，在基体中形成稳定的胶体溶液，具有较好的分散稳定性能，在太阳全光谱范围内具有较好的吸收性能和光热转换性能；本发明应用于太阳能直接光热转换，有利于更充分的利用太阳能这一新能源。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

3、一种石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的制备方法，石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料用于太阳能直接光热转换；其包括以下步骤：

4、（1）称取一定质量比的石墨烯与骨胶原蛋白肽，按照一定条件混合球磨，制得复合纳米光热转换材料；

5、（2）将步骤（1）中制得的复合纳米光热转换材料分散在基液水中超声均匀，即得石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料。

6、本发明中，步骤（1）中，石墨烯的层数为1-3层，片径尺寸为7-12μm；骨胶原蛋白肽从牛骨中提取。

7、本发明中，步骤（1）中，石墨烯与骨胶原蛋白肽的质量比在1:1~1:6之间；优选的，石墨烯与骨胶原蛋白肽的质量比在1:3~1:5之间。

8、本发明中，步骤（1）中，球磨过程中球磨介质级配方式为：φ6,10mm；球磨介质φ6mm与φ10mm的比例分别为1:0.5~1:1.5之间，球料比为15：1，球磨时间为3~12h；优选的，球磨时间为9~12h。

9、本发明中，步骤（2）中，复合纳米光热转换材料分散在基液水中超声均匀，得到浓度为0.003%~0.02%的石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料；优选的，石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的浓度为0.01%~0.02%。

10、和现有技术相比，本发明的积极进步效果在于：

11、（1）本发明采用动物类骨胶极大的提高了石墨烯的分散性，其具有骨胶具有水溶性好、环保无毒、原料广泛、成本较低、使用性能良好等优点。石墨烯与骨胶经球磨后在基体中可形成稳定的胶体溶液，避免了石墨烯的团聚，从而提高了材料的光热转换性能。

12、（2）工艺流程简单，制备过程条件温和，制作简易，原料便宜易得，对环境无害，可大规模生产应用。

13、（3）生产过程中无需任何表面活性剂，极大的降低了生产成本及产后处理成本。

14、（4）本发明的纳米流体光热转换材料具有较好的分散稳定性能，在太阳全光谱范围（250-2500nm）内具有较好的吸收性能和光热转换性能。本发明应用于太阳能直接光热转换，有利于更充分的利用太阳能这一新能源。

技术特征：

1.一种石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的制备方法，其特征在于，石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料用于太阳能直接光热转换；其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，石墨烯的层数为1-3层，片径尺寸为7-12μm；骨胶原蛋白肽从牛骨中提取。

3.根据权利要求1所述的石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，石墨烯与骨胶原蛋白肽的质量比在1:1~1:6之间。

4.根据权利要求1或3所述的石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，石墨烯与骨胶原蛋白肽的质量比在1:3~1:5之间。

5.根据权利要求1所述的石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，球磨过程中球磨介质级配方式为：φ6,10mm；球磨介质φ6mm与φ10mm的比例分别为1:0.5~1:1.5之间，球料比为15：1。

6.根据权利要求1或5所述的石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，球磨时间为3~12h。

7.根据权利要求1或5所述的石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，球磨时间为9~12h。

8.根据权利要求1所述的石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，复合纳米光热转换材料分散在基液水中超声均匀，得到浓度为0.003%~0.02%的石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料。

9.根据权利要求1或8所述的石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的浓度为0.01%~0.02%。

10.一种根据权利要求1所述的石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的制备方法制得的石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料。

技术总结
本发明公开了一种石墨烯骨胶纳米流体光热转换材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：（1）称取一定质量比的石墨烯与骨胶，按照一定条件球磨，制得石墨烯骨胶复合纳米光热转换材料；（2）将复合纳米光热转换材料放入基液水中进行超声均匀，即得纳米流体光热转换材料。本发明制备的复合纳米光热转换材料在基体中形成稳定的胶体溶液。本发明原料便宜易得，制备方法简单，条件适应，即室温条件下即可完成，且制备的纳米流体光热转换材料对环境友好无污染。本发明的纳米流体光热转换材料具有较好的分散稳定性能，在太阳全光谱范围内具有较好的吸收性能和光热转换性能。本发明应用于太阳能直接光热转换，有利于更充分的利用太阳能这一新能源。

技术研发人员：王元元,周传辉,董岚,吴子华,谢华清,王玺朝,何国杜
受保护的技术使用者：上海第二工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15