1.PDA/CS/MXene/rGO气凝胶的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
1) 分别利用原料MAX与石墨粉制备MXene分散液和GO分散液;
2) 将MXene分散液与GO分散液在冰水浴条件下混合,制备MXene/GO混合分散液,并通过冰模板辅助逐步化学还原诱导自组装的策略制备MXene/rGO水凝胶,随后冷冻干燥制得MXene/rGO气凝胶;
3) 将MXene/rGO气凝胶依次放于含有多巴胺和壳聚糖的溶液中进行超浸润改性,即在振荡条件下,在MXene/rGO气凝胶表面逐步沉积聚多巴胺PDA和壳聚糖CS,最后通过冷冻干燥机冻干获得超亲水的PDA/CS/MXene/rGO气凝胶。
2.根据权利要求1所述的PDA/CS/MXene/rGO气凝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤
1)中原料MAX与石墨粉的粒径均为100 600目;所述MXene分散液的浓度为10 25mg/ml,氧化~ ~石墨烯分散液的浓度为5 18 mg/mL,两者的分散介质均为水;所述氧化石墨烯的含氧基团~质量不低于总质量的57%。
3.根据权利要求1所述的PDA/CS/MXene/rGO气凝胶的制备方法,其特征在于,步骤2)中MXene/GO混合分散液中MXene与GO的质量比为5:1 0.2:1;具体操作为,将MXene与GO分散~液按比例加入烧杯中,并在冰水浴条件下磁力搅拌20 80min,得到MXene/GO混合分散液;
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所述步骤2)冰模板辅助逐步化学还原诱导自组装具体操作过程为:向MXene/GO混合分散液中加入还原剂,并在冰水浴条件下继续搅拌,然后转移至模具中,并将其整体进行预还原,预还原结束待其冷却至室温后进行冷冻定型,并随后在室温下解冻,解冻后进行二次还原,此时成功制备MXene/rGO水凝胶,将其置于去离子水中以去除杂质,随后进行冷冻干燥得到MXene/rGO气凝胶,其中所用还原剂为L(+)‑抗坏血酸、抗坏血酸钠、间苯三酚、乙二胺、
1,2‑乙二硫醇、肼、对苯二胺、对苯二酚、尿素、氢碘酸中的一种或几种;预还原温度50 120 ~℃,预还原时间为1 180 min;二次还原温度为50 120 ℃,二次还原时间为5 120 min,冷冻~ ~ ~定型温度为‑196 ℃、‑16 ℃或‑60 ℃,冷冻时间为0.5 12 h,所述冷冻干燥温度‑55 ‑5 ~ ~℃,真空度为5.0 200 Pa,时间为2 48 h。
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4.根据权利要求1所述的PDA/CS/MXene/rGO气凝胶的制备方法,其特征在于,步骤3)具体为:将上述MXene/rGO气凝胶浸泡于DA‑Tris‑HCl 缓冲液中并置于气浴恒温振荡器中振荡,使其表面充分负载PDA,而后使用乙醇和去离子水对其进行交替冲洗,以彻底去除表面多余的PDA颗粒;随后,将凝胶表面多余的水用滤纸擦干,并迅速将其转移至CS的乙酸溶液,利用真空烘箱进行脱泡处理,使CS乙酸溶液充分进入MXene/rGO气凝胶内部,随后将其转移至气浴恒温振荡器中振荡,用去离子水将凝胶表面多余CS乙酸溶液冲洗干净,用滤纸吸干表面水分进行冷冻,最后通过冷冻干燥机冻干以获得超亲水的气凝胶材料。
5.根据权利要求4所述的PDA/CS/MXene/rGO气凝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤
3)中所述超浸润改性是通过逐步沉积PDA和CS实现的,其中所用DA‑Tris‑HCl缓冲液为含有DA的Tris‑HCl缓冲液,其中Tris‑HCl缓冲液中DA的浓度为1 10 mg/mL;所用CS的乙酸溶液~的质量体积浓度为0.1 20%;振荡温度为10 45 ℃,振荡速率为60 120 rpm,振荡时间为0.1~ ~ ~
12 h。
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6.权利要求1‑5中任一项所述方法制备的PDA/CS/MXene/rGO气凝胶。
7.权利要求6所述PDA/CS/MXene/rGO气凝胶在太阳能海水淡化和油水分离领域中的应用。