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基于静电纺丝实验法的氧化石墨烯复合无纺布光热转换性能的特性研究
汇报人：
2024-01-29
引言
静电纺丝实验法简介
氧化石墨烯复合无纺布的制备与表征
光热转换性能研究
氧化石墨烯复合无纺布的应用前景与挑战
结论与展望
引言
01
01
光热转换材料在能源、环保等领域具有广泛应用前景。
02
氧化石墨烯作为一种新型二维纳米材料，在光热转换领域展现出优异性能。
03
静电纺丝技术可制备具有纳米纤维结构的无纺布，为氧化石墨烯的复合提供了新思路。
01
国内外学者在氧化石墨烯的制备、表征和应用方面取得了系列研究成果。
02
静电纺丝技术已成为制备纳米纤维材料的重要方法之一，广泛应用于生物医学、过滤、能源等领域。
目前关于氧化石墨烯复合无纺布光热转换性能的研究较少，具有较大的探索空间。
02
研究内容
制备不同氧化石墨烯含量的复合无纺布；表征其微观形貌、结构组成和光热转换性能；分析氧化石墨烯含量、纤维直径等因素对光热转换性能的影响规律。
研究目的
探究基于静电纺丝实验法的氧化石墨烯复合无纺布的光热转换性能及其影响因素。
静电纺丝实验法简介
02
高压静电场
在喷丝头和收集器之间施加高压静电，使聚合物溶液或熔体带电。
射流拉伸细化
当电场力克服液滴表面张力时，形成射流并在电场中拉伸细化。
泰勒锥形成
带电的聚合物液滴在电场力作用下变形，形成泰勒锥。
溶剂挥发纤维固化
射流在飞行过程中溶剂挥发，纤维固化并沉积在收集器上。
聚合物选择
溶液配制
将聚合物溶解在合适的溶剂中，制备成一定浓度的纺丝液。
静电纺丝过程
通过静电纺丝设备，将纺丝液在高压静电场下纺成纤维，并收集成无纺布。
选择适合静电纺丝的聚合物，如聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯腈（PAN）等。
后处理
对收集到的无纺布进行热处理、拉伸、压光等后处理，以改善其性能。
设备简单、操作方便、成本低廉。
优点
可制备出纳米级纤维，具有高比表面积和孔隙率。
可通过改变纺丝参数调控纤维形貌和结构。
缺点
纤维力学性能较差，需通过后处理改善。
生产效率低，难以实现大规模生产。
对聚合物种类和浓度有一定限制。
氧化石墨烯复合无纺布的制备与表征
03
通过Hummers法、Brodie法或Staudenmaier法等化学氧化法将天然石墨氧化得到氧化石墨，再经过剥离得到氧化石墨烯。
具有亲水性、分散性、可加工性以及丰富的含氧官能团，如羟基、羧基和环氧基等。
氧化石墨烯的制备方法
氧化石墨烯的性质
将氧化石墨烯与聚合物溶液混合，通过静电纺丝技术制备复合无纺布。该方法具有设备简单、操作方便、生产效率高等优点。
将氧化石墨烯与聚合物在溶液中充分混合，然后通过涂布、干燥等工艺制备复合无纺布。该方法可以实现氧化石墨烯在聚合物基体中的均匀分散。
静电纺丝法
溶液共混法
通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段观察复合无纺布的微观形貌，分析氧化石墨烯在聚合物基体中的分散状态。
结构表征
采用红外光谱（IR）、X射线衍射（XRD）等方法分析复合无纺布的化学结构和晶体结构；通过热重分析（TGA）、差示扫描量热法（DSC）等手段研究复合无纺布的热稳定性；利用紫外-可见光谱（UV-Vis）、光热转换效率测试等方法评价复合无纺布的光热转换性能。
性能表征
光热转换性能研究
04
光热转换原理
氧化石墨烯复合无纺布通过吸收太阳光中的光子能量，将其转换为热能。这一过程中，氧化石墨烯的特殊结构和光学性质起到关键作用。
影响因素
光热转换性能受到多种因素的影响，包括氧化石墨烯的浓度、无纺布的基底材料、复合材料的制备工艺等。
实验材料准备
01
准备不同浓度的氧化石墨烯溶液、无纺布基底材料、静电纺丝机等。
02
静电纺丝法制备复合无纺布
将氧化石墨烯溶液与无纺布基底材料结合，通过静电纺丝机进行纺丝，制备出氧化石墨烯复合无纺布。
03
光热转换性能测试
使用模拟太阳光源照射复合无纺布，通过红外热像仪记录温度变化，评估其光热转换性能。
光热转换性能分析
实验结果显示，氧化石墨烯复合无纺布具有良好的光热转换性能，其温度升高速率和最高温度均随氧化石墨烯浓度的增加而提高。
影响因素讨论
实验结果还表明，无纺布基底材料的种类和复合材料的制备工艺对光热转换性能也有显著影响。例如，使用具有高吸光性能的基底材料和优化制备工艺可以进一步提高复合无纺布的光热转换性能。
应用前景展望
基于静电纺丝实验法的氧化石墨烯复合无纺布在光热转换领域具有广阔的应用前景，可用于太阳能热水器、光热发电、温室大棚等领域。
氧化石墨烯复合无纺布的应用前景与挑战
05
高效光热转换
氧化石墨烯复合无纺布具有优异的光吸收能力和光热转换效率，可广泛应用于太阳能热水器、光热发电等领域。
环保可持续
作为一种环保材料，氧化石墨烯复合无纺布在光热转换过程中不会产生有害物
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