复合水凝胶、复合气凝胶及其制备方法、应用

1.本发明涉及一种复合水凝胶、复合气凝胶及其制备方法、应用。


背景技术：

2.石墨烯是一种由碳原子形成的二维晶体材料，其结构类似于石墨，具有高机械强度、优异的导电性、导热性和化学稳定性等性质，具有极高的应用潜力。石墨烯可被用于能源储存与转化、催化剂、传感器、电子器件、生物医学、环境保护等领域。从实际应用角度考虑，将纳米石墨烯材料转变为宏观结构材料无疑是非常有价值的研究方向。目前的研究集中在如何将石墨烯应用于实际领域，以及如何制备出具有宏观结构的石墨烯材料。
3.例如在利用太阳能驱动加热海水蒸发获得淡水领域便已逐渐开展宏观三维石墨烯基块体凝胶材料的研究。海水淡化技术的应用可以为缺水或含盐度高的地区提供水资源，特别是在沿海地区，其应用具有十分广泛的前景。传统工业上的海水淡化技术主要包括多级闪蒸、反渗透膜分离等传统方法，但这些技术存在效率低、能耗高和膜易污染等缺点和不足。相较之下，利用清洁可持续的太阳能驱动的海水淡化技术是一种环保型且能源利用率高的淡化方式。一个高效的太阳能蒸发器以优异的光热转换材料和源源不断的输水部分为关键。其中，光热材料主要包括贵金属纳米颗粒、半导体纳米颗粒、近红外、有机和碳基材料。贵金属纳米粒子(如ag、au、pt、pd等)因具有超小尺寸、高比表面积和局域表面等离子效应而在太阳光谱范围内具有宽带吸收，是广为使用的光热材料。但是贵金属纳米粒子容易聚集，在制备应用过程中需要克服这一困难。
4.聚丙烯酰胺水凝胶是一种通过聚合丙烯酰胺单体得到的具有高度亲水性的凝胶材料。若采用常规的化学合成方法将石墨烯、银与高亲水化合物混合得到蒸发和供水一体的复合材料，其制备过程比较复杂，需要添加多种交联剂、引发剂和还原剂。
5.高能射线辐照技术是一种利用高能射线对物质进行破坏、改性或杀灭微生物的技术。高能射线主要包括电子、质子、中子和γ射线等，能够穿透物质并与物质内部的原子相互作用，引发许多物理、化学和生物学效应。目前广泛应用于食品工业、医药卫生、材料科学、化工等领域，但其在石墨烯、贵金属与聚丙烯酰胺基的复合水凝胶、复合气凝胶制备方面鲜有报道。因此，将高能射线辐照应用于制备石墨烯/聚丙烯酰胺基/贵金属复合水凝胶、复合气凝胶的方法有待开发，其对石墨烯的应用研究及市场化生产具有十分重要的意义。


技术实现要素：

6.本发明为了解决现有技术中复合水凝胶和复合气凝胶无法同时满足高吸水性能和高光热转换效率以及制备过程复杂的问题，提供了一种复合水凝胶、复合气凝胶及其制备方法、应用。该制备方法操作简单，制得的复合水凝胶、复合气凝胶可以同时具有优异的吸水性能和光热转换效率。
7.本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
8.本发明提供了一种复合水凝胶的制备方法，其包括下述步骤：将氧化石墨烯混合
液进行辐照处理得复合水凝胶；
9.所述氧化石墨烯混合液包括氧化石墨烯分散液、水溶性贵金属化合物、含有丙烯基的化合物和醇类化合物；其中，所述含有丙烯基的化合物包括丙烯酸和/或丙烯酸衍生物；其中，所述氧化石墨烯分散液中包括氧化石墨烯；
10.所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：(0.01-3)；
11.所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：(1-10000)。
12.本发明中，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比较佳地为1：(0.3-2)，更佳地为1：(0.4-1)，例如为1：0.8。
13.本发明中，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比较佳地为1：(100-1000)，更佳地为1：(200-700)，例如为1：400、1：500或1：250。
14.本发明中，所述氧化石墨烯混合液中的所述氧化石墨烯的浓度较佳地为0.05-10mg/ml，更佳地为0.1-5mg/ml，例如为1mg/ml、1.5mg/ml或3mg/ml。
15.本发明中，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比较佳地为2％-90％，更佳地为10％-50％，例如为20％或30％。
16.在本发明某些优选的实施方案中，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与水溶性贵金属化合物的质量比为1：(0.3-1)，所述氧化石墨烯与含有丙烯基的化合物的质量比为1：(400-1000)，所述氧化石墨烯混合液中的所述氧化石墨烯的浓度为1-5mg/ml，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比为30％-50％。
17.在本发明一优选的实施方案中，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：0.5，所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：500，所述氧化石墨烯的浓度为3mg/ml，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比为50％。
18.在本发明一优选的实施方案中，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：1，所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：1000，所述氧化石墨烯的浓度为5mg/ml，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比为30％。
19.在本发明一优选的实施方案中，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：0.8，所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：400，所述氧化石墨烯的浓度为5mg/ml，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比为30％。
20.在本发明一优选的实施方案中，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：0.3，所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：400，所述氧化石墨烯的浓度为1mg/ml，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比为30％。
21.本发明中，所述复合水凝胶的制备方法较佳地包括以下步骤：将所述氧化石墨烯分散液与所述水溶性贵金属化合物混合后得第一混合液；将所述第一混合液与所述含有丙烯基的化合物的水溶液、所述醇类化合物混合后得氧化石墨烯混合液；将所述氧化石墨烯混合液进行辐照处理得复合水凝胶。
22.本发明中，所述水溶性贵金属化合物较佳地为水溶性贵金属酸和/或水溶性贵金属盐。
23.其中，所述水溶性贵金属酸例如为硝酸银、氯金酸、氯铂酸和氯钯酸中的一种或多种。
24.其中，所述水溶性贵金属盐例如为氯金酸盐、氯铂酸盐和氯钯酸盐中的一种或多种。其中，所述氯钯酸盐较佳地为氯钯酸钠。其中，所述氯铂酸盐较佳地为氯铂酸钠。其中，所述氯钯酸盐较佳地为氯钯酸钠。
25.本发明中，所述醇类化合物包括碳原子数为1-4的一元醇、碳原子数为2-8的二元醇和碳原子数为3-8的三元醇中的一种或多种；其中，所述碳原子数为1-4的一元醇包括一元伯醇、一元仲醇和一元叔醇。
26.其中，碳原子数为1-4的所述一元伯醇较佳地包括甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和异丁醇中的一种或多种。
27.其中，碳原子数为1-4的所述一元仲醇较佳地包括异丙醇。
28.其中，碳原子数为2-8的所述二元醇较佳地包括乙二醇、丙二醇和辛二醇的一种或多种。
29.其中，碳原子数为3-8的所述三元醇较佳地包括丙三醇。
30.其中，当所述醇类化合物为两种或两种以上时，每一种醇类化合物的质量较佳地相等。
31.本发明中，所述丙烯酸衍生物可包括甲基丙烯酸、丙烯酰胺、n，n-二甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸中的一种或多种。
32.本发明中，所述辐照处理较佳地在无氧条件下进行。
33.其中，所述无氧条件较佳地采用通氮气和/或氩气实现。
34.本发明中，所述辐照处理使用的辐照处理器可为本领域常规，复合水凝胶的形状和大小可通过采用不同形状和大小的辐照处理器进行调整。
35.本发明中，所述辐照处理较佳地采用高能射线，其中，所述高能射线较佳地为钴60γ射线或电子束射线。
36.本发明中，所述辐照处理的剂量较佳地为20-500kgy，更佳地为30-200kgy，例如为50kgy、100kgy或200kgy。
37.本发明中，所述辐照处理的剂量率较佳地为0.1-10kgy/h，例如为3kgy/h。
38.本领域技术人员均知晓，辐照处理时发生辐照反应，辐照反应制备凝胶的一般机理为反应原料中的水分子经高能射线辐射产生
·
h和
·
oh自由基，这些自由基能与聚合物发生抽氢反应生成高分子自由基，进而发生交联反应形成网状结构高聚物，且交联度随辐照剂量的变化而变化。
39.本发明中，在辐照的条件下，水产生的
·
h和
·
oh自由基先与所述醇类化合物的反应产生醇自由基，该反应主要发生在α-碳位置，进一步地，所述醇自由基再还原所述氧化石墨烯，进而复合得到水凝胶。所述醇类化合物的结构会影响所述醇自由基的空间位阻，进一步，所述醇自由基的空间位阻影响醇自由基的反应活性和稳定性，即所述醇自由基的产率。而醇自由基再还原氧化石墨烯的反应会受到所述醇自由基的空间尺寸、稳定性、反应活性等因素影响。
40.本发明中，当所述含有丙烯基的化合物水溶液为丙烯酰胺水溶液时，所述辐照处理的吸收剂量会影响丙烯酰胺的交联程度。当所述丙烯酰胺的含量一定时，所述辐照反应的吸收剂量越大，所述复合水凝胶中的丙烯酰胺的交联程度越高。
41.本发明中，当所述含有丙烯基的化合物为丙烯酰胺时，所述辐照处理的剂量较佳地为30-100kgy，例如为50kgy。
42.本发明中，当所述含有丙烯基的化合物为n，n-二甲基丙烯酰胺时，所述辐照处理的剂量较佳地为20-200kgy，例如为100kgy。
43.本发明中，当所述含有丙烯基的化合物为甲基丙烯酸时，所述辐照处理的剂量较佳地为30-300kgy，例如为50kgy。
44.本发明中，当所述含有丙烯基的化合物为丙烯酸时，所述辐照处理的剂量较佳地为30-300kgy，例如为200kgy。
45.本发明中，当所述醇类化合物选自所述一元伯醇、所述碳原子数为2-8的二元醇和所述碳原子数为3-8的三元醇中的一种或多种时，所述辐照处理的剂量较佳地为20-500kgy；
46.当所述醇类化合物包括所述一元仲醇和/或一元叔醇时，所述辐照处理的剂量较佳地为50-500kgy。
47.本发明中，所述氧化石墨烯分散液可由本领域内常规方法制得，较佳地采用氧化剥离石墨法(即hummers法)，更佳地，所述氧化石墨烯分散液的制备方法采用如下步骤：
48.(1)预氧化：将石墨、浓硫酸和浓硝酸混合后加入去离子水，过滤后干燥，得到预氧化石墨；
49.(2)热膨胀：将步骤(1)的预氧化石墨在400-900℃条件下热膨胀10-30s，得到热膨胀氧化石墨；
50.(3)将步骤(2)的热膨胀氧化石墨、浓硫酸、k2s2o8和五氧化二磷的混合物在80-90℃条件下加热1-8h，用水稀释后过滤，干燥，得到预氧化热膨胀石墨；
51.(4)将步骤(3)的预氧化热膨胀石墨和浓硫酸在0-5℃条件下混合后加入高锰酸钾，于34-36℃反应1.5-2.5h，再加入双氧水，离心后搅拌即可得到氧化石墨烯分散液。
52.其中，所述浓硫酸的浓度为本领域公知的浓度，即质量分数≥98％的硫酸水溶液；所述浓硝酸为质量分数≥60％的硝酸水溶液。
53.其中，较佳地，可重复步骤(1)2-3次得到预氧化石墨。
54.其中，步骤(1)中，所述浓硫酸的体积和所述石墨的质量的体积质量比较佳地为(11-18)：1；所述浓硝酸的体积和所述石墨的质量的体积质量比较佳地为(3-7)：1；所述去离子水的体积和所述石墨的质量的体积质量比较佳地为(70-140)：1。其中，所述体积的单位均为ml，所述质量的单位均为g。
55.其中，步骤(1)中，所述混合的方式可为本领域常规，例如为搅拌，其中，所述搅拌的时间较佳地为22-26h。
56.其中，步骤(3)中，所述浓硫酸的体积和所述热膨胀氧化石墨的质量的体积质量比较佳地为(40-80)：1；所述k2s2o8的质量和所述热膨胀氧化石墨的质量之比较佳地为(0.5-1.5)：1；所述五氧化二磷的质量和所述热膨胀氧化石墨的质量之比较佳地为(1-2)：1。其中，所述体积的单位均为ml，所述质量的单位均为g。
57.其中，步骤(4)中，所述浓硫酸的体积和所述预氧化热膨胀石墨的质量的体积质量比较佳地为(30-55)：1；所述高锰酸钾的质量和所述预氧化热膨胀石墨的质量之比较佳地为(2-4)：1；所述双氧水的体积和所述预氧化热膨胀石墨的质量的体积质量比较佳地为(3-6)：1。其中，所述体积的单位均为ml，所述质量的单位均为g。
58.本发明利用的原材料为氧化石墨烯、水溶性贵金属化合物和含有丙烯基的化合物，来源十分广泛，利用率高，所用氧化石墨烯原料反应后完全凝胶成型，凝胶周围水溶液为透明，原料几乎无损失；选用水溶性醇还原剂作为辐照处理体系，配制过程简单，不涉及苛刻的化学反应条件，避免了复杂而困难的化学反应和纯化过程；且本发明中的复合气水凝胶的密度可通过改变反应物的浓度进行调控。
59.本发明通过一步法辐照原位还原组装，辐照还原反应在环境温度下进行，操作简洁，可以实现技术产业化。
60.本发明还提供了一种采用上述复合水凝胶的制备方法制得的复合水凝胶。
61.本发明还提供了一种复合气凝胶的制备方法，其包括下述步骤：将上述复合水凝胶经冷冻干燥或超临界二氧化碳干燥后得复合气凝胶。
62.本发明还提供了一种由上述制备方法制得的复合气凝胶。
63.本发明中，所述复合气凝胶为多孔结构，所述复合气凝胶的孔径分布较佳地为10-200μm。
64.本发明中的复合气凝胶多孔且大孔结构，结构均匀。
65.发明人经多次研究发现，复合气凝胶的孔为多孔且大孔结构，可以实现热定位并有效地约束能量，可以利用蜂窝多孔的微米级通道实现高效输水并显著提高光热转换效率。
66.本发明还提供了上述复合水凝胶或复合气凝胶在太阳能光热水蒸发中的应用。
67.在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
68.本发明所用试剂和原料均市售可得。
69.本发明的积极进步效果在于：
70.本发明通过将含有丙烯基的化合物、氧化石墨烯和贵金属三者配合，以更简单的制备方法制得了同时具有优异的吸水性能和光热转换效率的复合水凝胶，由该复合水凝胶制得的复合气凝胶为多孔、大孔结构，孔径分布在10-200μm之间，结构均匀，可以实现热定位并有效地约束能量，可以利用蜂窝多孔的微米级通道实现高效输水并显著提高光热转换效率、光吸收性能、热传导性能，在全光谱范围内表现出优异的低反射和高吸收能力，因此可用于太阳能加热水蒸发，在海水淡化领域具有巨大的应用前景。同时，贵金属纳米粒子的掺入赋予气凝胶优异的催化性能，本技术的复合水凝胶、复合气凝胶可有效降解4-氨基苯酚。
71.本发明制备方法简单，原料来源广泛，复合气凝胶的形状、大小和密度均易控制。
附图说明
72.图1为实施例1中制得的复合水凝胶的扫描电镜图片。
73.图2为实施例1中制得的复合水凝胶图片。
具体实施方式
74.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
75.实施例1-13和对比例1、2中所用石墨由西格玛奥德里奇(sigma-aldrich)公司提供，所用石墨为鳞片石墨，平均粒径为500μm，其余原料均由国药集团化学试剂有限公司提供。
76.实施例1-13和对比例1、2中的氧化石墨烯分散液均采用改进的氧化剥离石墨法制得，具体步骤如下：
77.将10g石墨、150ml的98％浓h2so4和50ml的65％的浓hno3，加入到500ml锥形瓶中室温搅拌24小时，慢慢倒入1l水中过滤收集固体，洗涤3次，80℃烘干4小时。重复上述预氧化过程两次。将干燥后的预氧化石墨放入箱式炉中900℃热膨胀10s得到热膨胀氧化石墨。在500ml广口锥形瓶中将5g热膨胀氧化石墨与300ml的98％的浓h2so4、4.2g的k2s2o8和6.2g的五氧化二磷混合后在80℃下加热4小时，并用2l水稀释，过滤洗涤，空气中干燥3天得到预氧化热膨胀石墨。将干燥的预氧化热膨胀石墨5g与200ml的98％的浓硫酸在低温0-5℃下混合，缓慢加入15g的高锰酸钾并在35℃下搅拌2小时，搅拌后加入2l水稀释静置1小时后，加入20ml的30％的双氧水，静置2天，倒掉上清液，离心洗涤，温和搅拌得到分散较好的氧化石墨烯分散液。
78.实施例1-13和对比例1、2的复合气凝胶的制备方法为：
79.将氧化石墨烯分散液与水溶性贵金属化合物混合后得第一混合液；再将第一混合液与含有丙烯基的化合物的水溶液、醇类化合物混合后得氧化石墨烯混合液；将氧化石墨烯混合液进行辐照处理得复合水凝胶。具体的用量及种类见下表1。
80.将复合水凝胶进行冷冻干燥得复合气凝胶。
81.表1
82.[0083][0084]
注：表格中“/”代表不含该物质。
[0085]
效果实施例1
[0086]
测试在一个太阳光强度照射下，实施例1-13和对比例1、2制得的复合水凝胶的表面温度的变化情况、复合气凝胶表面温度的变化情况以及复合气凝胶的吸水溶胀度和太阳光加热水蒸发性能数据。
[0087]
其中，吸水溶胀度根据本领域常规手段测试，其数值由吸水质量与凝胶质量比得到，即吸水溶胀度＝(吸水后凝胶的质量-凝胶初始质量)/凝胶初始质量。
[0088]
太阳光加热水蒸发性能根据本领域常规手段测试，其数值由太阳光加热水蒸发质量与凝胶表面积及蒸发时间之比得到，蒸发速率以去离子水为例进行测试。测试结果见表2。
[0089]
表2
[0090][0091]
注：表格中“初”代表未经太阳照射时的温度；“终”代表经一个太阳光强度照射后的温度。
[0092]
根据表1和表2的数据，实施例1-13制得的复合水凝胶在一个太阳光强度照射下表面温度升高了23-31℃，复合气凝胶在一个太阳光强度照射下表面温度升高了46-53℃，实施例1-13的复合气凝胶光热蒸发速率可达2.662-3.488kg
·
m-2
·
h-1
，表明实施例1-13的复合水凝胶、复合气凝胶具有优异的光热转换效率；同时，复合气凝胶的吸水溶胀度可达11.56-19.11g
·
g-1
，表明复合气凝胶具有优异的吸水性能。
[0093]
根据对比例1的结果，由于氯钯酸钠含量太高，使制备得到的复合水凝胶中纳米钯团聚严重，从而使复合水凝胶的光热转换效率和吸水性能严重下降，在一个太阳光强度下的光热蒸发速率仅为1.536kg
·
m-2
·
h-1
，吸水溶胀度仅为4.89g
·
g-1
。
[0094]
根据对比例2的结果，对比例2由于未添加醇类化合物，使得氧化石墨烯和银离子的还原程度显著降低，制得的复合水凝胶力学性能显著降低，自身无法漂浮在水中；
[0095]
对比例2的复合水凝胶在一个太阳光强度照射下表面温度仅升高了14℃，复合气凝胶在一个太阳光强度照射下表面温度仅升高了41℃，在一个太阳光强度下的光热蒸发速率仅为2.326kg
·
m-2
·
h-1
，吸水溶胀度仅为7.42g
·
g-1
，光热转换效率和吸水性能均显著降低。
[0096]
效果实施例2
[0097]
将实施例1制得的复合水凝胶冷冻干燥后切成适宜的大小，通过扫描电镜(leo 1530vp扫描电子显微镜)观察凝胶的微观形貌，实施例1的复合水凝胶的扫描电镜图如图1。实施例1制得的复合水凝胶图片如图2。
[0098]
从图1中可以看出，实施例1制得的复合水凝胶为多孔、大孔结构，孔径分布在10-200μm之间，结构均匀。
[0099]
以上所述具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种复合水凝胶的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：将氧化石墨烯混合液进行辐照处理得复合水凝胶；所述氧化石墨烯混合液包括氧化石墨烯分散液、水溶性贵金属化合物、含有丙烯基的化合物和醇类化合物；其中，所述含有丙烯基的化合物包括丙烯酸和/或丙烯酸衍生物；其中，所述氧化石墨烯分散液中包括氧化石墨烯；所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：(0.01-3)；所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：(1-10000)。2.如权利要求1所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：(0.3-2)，较佳地为1：(0.4-1)，例如为1：0.8；和/或，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：(100-1000)，较佳地为1：(200-700)，例如为1：400、1：500或1：250；和/或，所述氧化石墨烯混合液中的所述氧化石墨烯的浓度为0.05-10mg/ml，较佳地为0.1-5mg/ml，例如为1mg/ml、1.5mg/ml或3mg/ml；和/或，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比为2％-90％，较佳地为10％-50％，例如为20％或30％。3.如权利要求1所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯混合液中，所述氧化石墨烯与所述水溶性贵金属化合物的质量比为1：(0.3-1)，所述氧化石墨烯与所述含有丙烯基的化合物的质量比为1：(400-1000)，所述氧化石墨烯混合液中的所述氧化石墨烯的浓度为1-5mg/ml，所述醇类化合物的质量占所述氧化石墨烯混合液的质量百分比为30％-50％。4.如权利要求1所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述水溶性贵金属化合物为水溶性贵金属酸和/或水溶性贵金属盐；其中，所述水溶性贵金属酸例如为硝酸银、氯金酸、氯铂酸和氯钯酸中的一种或多种；其中，所述水溶性贵金属盐例如为氯金酸盐、氯铂酸盐和氯钯酸盐中的一种或多种；其中，所述氯钯酸盐较佳地为氯钯酸钠；其中，所述氯铂酸盐较佳地为氯铂酸钠；其中，氯钯酸盐较佳地为氯钯酸钠；和/或，所述的醇类化合物包括碳原子数为1-4的一元醇、碳原子数为2-8的二元醇和碳原子数为3-8的三元醇中的一种或多种；其中，所述碳原子数为1-4的一元醇包括一元伯醇、一元仲醇和一元叔醇；其中，碳原子数为1-4的所述一元伯醇较佳地包括甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和异丁醇中的一种或多种；其中，碳原子数为1-4的所述一元仲醇较佳地包括异丙醇；其中，碳原子数为2-8的所述二元醇较佳地包括乙二醇、丙二醇和辛二醇的一种或多种；其中，碳原子数为3-8的所述三元醇较佳地包括丙三醇；和/或，所述丙烯酸衍生物包括甲基丙烯酸、丙烯酰胺、n，n-二甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸中的一种或多种。5.如权利要求1所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述辐照处理在无氧条件下进行；其中，所述无氧条件较佳地采用通氮气和/或氩气实现；和/或，所述辐照处理采用高能射线，其中，所述高能射线较佳地为钴60γ射线或电子束射线；
和/或，所述辐照处理的剂量为20-500kgy，较佳地为30-200kgy，例如为50kgy、100kgy或200kgy；和/或，所述辐照处理的剂量率为0.1-10kgy/h，例如为3kgy/h；和/或，所述醇类化合物包括一元伯醇、碳原子数为2-8的二元醇和碳原子数为3-8的三元醇中的一种或多种，所述辐照处理的剂量为20-500kgy；和/或，所述醇类化合物包括一元仲醇和/或一元叔醇，所述辐照处理的剂量为50-500kgy。6.如权利要求1所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，当所述含有丙烯基的化合物为丙烯酰胺时，所述辐照处理的剂量为30-100kgy，例如为50kgy；当所述含有丙烯基的化合物为n，n-二甲基丙烯酰胺时，所述辐照处理的剂量为20-200kgy，例如为100kgy；当所述含有丙烯基的化合物为甲基丙烯酸时，所述辐照处理的剂量为30-300kgy，例如为50kgy；当所述含有丙烯基的化合物为丙烯酸时，所述辐照处理的剂量为30-300kgy，例如为200kgy。7.一种复合水凝胶，其特征在于，其采用如权利要求1-6中任一项所述的复合水凝胶的制备方法制得。8.一种复合气凝胶的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：将权利要求7所述的复合水凝胶经冷冻干燥或超临界二氧化碳干燥后得复合气凝胶。9.一种复合气凝胶，其特征在于，其采用如权利要求8所述的复合气凝胶的制备方法制得；其中，所述复合气凝胶的孔径分布为10-200μm。10.一种如权利要求7所述的复合水凝胶或如权利要求9所述的复合气凝胶在太阳能光热水蒸发中的应用。

技术总结
本发明公开了一种复合水凝胶、复合气凝胶及其制备方法、应用，复合水凝胶的制备方法包括以下步骤：将氧化石墨烯混合液进行辐照处理得复合水凝胶；氧化石墨烯混合液包括氧化石墨烯分散液、水溶性贵金属化合物、含有丙烯基的化合物和醇类化合物；其中，含有丙烯基的化合物包括丙烯酸和/或丙烯酸衍生物；其中，所述氧化石墨烯分散液中包括氧化石墨烯；氧化石墨烯混合液中，氧化石墨烯与水溶性贵金属化合物的质量比为1：(0.01-3)；氧化石墨烯与含有丙烯基的化合物的质量比为1：(1-10000)。该制备方法操作简单，制得的复合水凝胶、复合气凝胶可以同时具有优异的吸水性能和光热转换效率。同时具有优异的吸水性能和光热转换效率。同时具有优异的吸水性能和光热转换效率。


技术研发人员：李吉豪 林琳 李林繁
受保护的技术使用者：中国科学院上海应用物理研究所
技术研发日：2023.07.31
技术公布日：2023/10/5