多壁碳纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶的水蒸发性能研究

摘要

石墨烯片层间由于π-π相互作用会形成堆叠结构，不利于水体传输，影响石墨烯基材料的水蒸发性能。为改善石墨烯片层间的堆叠结构，形成较多的水体传输通道，提高石墨烯基材料的水蒸发性能，在氧化石墨烯（GO）中复合不同含量的多壁碳纳米管（MWCNT），采用水热还原法得到复合水凝胶，最后利用冷冻干燥法得到多壁碳纳米管复合还原氧化石墨烯气凝胶（MWCNT/rGOA）。研究了MWCNT含量对还原氧化石墨烯气凝胶微观结构与水蒸发性能的影响，并对MWCNT/rGOA的结构和性能进行了表征。结果表明，当MWCNT含量较低（MWCNT与GO质量比为0～0.4）时，随着MWCNT含量的增加，石墨烯片层间距增大，气凝胶内部水通道更加丰富，水蒸发性能增强。随着MWCNT含量的继续增加（MWCNT与GO质量比为0.4～0.7）,MWCNT大量团聚，破坏了气凝胶内部的水通道，水蒸发性能减弱。当MWCNT与GO质量比为0.4时，MWCNT/rGOA的水蒸发速率和光热转化效率均达到最大值，分别为1.75 kg/（m²·h）和91.1%。

关键词

还原氧化石墨烯 / 多壁碳纳米管 / 气凝胶 / 蒸发性能

基金资助

武汉工程大学第十四届研究生教育创新基金（CX2022258）