石墨烯-13X/LiCl復(fù)合吸附劑開(kāi)式吸附-解吸性能

趙惠忠，劉濤，黃天厚，雷敏，張敏

（1 上海海事大學(xué)商船學(xué)院，上海201306；2 上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306）

淡水資源短缺仍然是當(dāng)今世界面臨的一個(gè)緊迫問(wèn)題，尤其是對(duì)于自然淡水供應(yīng)不足的內(nèi)陸海島地區(qū)來(lái)說(shuō)，可持續(xù)的淡水獲取至關(guān)重要。全球大氣環(huán)境是一個(gè)巨大的可再生水資源，大氣中的水蒸氣量估計(jì)為14000km3，海濱地區(qū)空氣濕度高達(dá)25g/m3，即使在干旱的沙漠地區(qū)，一般也超過(guò)10g/m3[1-2]。利用水蒸氣固體吸附劑從大氣中獲得淡水資源已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一[3-7]。吸附劑的吸附及解吸性能是影響取水效率的關(guān)鍵因素，然而傳統(tǒng)的吸附劑（如硅膠、沸石、活性炭等）由于較低的吸附解吸性能，制約了吸附系統(tǒng)的效率。如何有效地提升吸附劑吸附解吸性能，已成為眾多學(xué)者亟待解決的問(wèn)題。

眾多新型吸附劑，包括金屬有機(jī)骨架（metal organic frameworks, MOFs）[5,8-9]、新 型 沸 石[10]、凝膠[11-12]和聚合物[13]等，吸附性能在一定程度上得到了提升，但大多都由于合成工藝復(fù)雜或造價(jià)昂貴不能被普遍應(yīng)用。自Aristov 等[14-15]率先提出將吸濕鹽浸漬到多孔介質(zhì)中合成復(fù)合吸附劑（CSPMs）以來(lái)，復(fù)合吸附劑逐漸成為眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)。復(fù)合吸附劑一般由吸濕鹽和多孔基質(zhì)構(gòu)成[16-18]。吸濕鹽有很強(qiáng)的水蒸氣吸附能力，但容易出現(xiàn)溶解、膨脹、結(jié)塊等問(wèn)題，將吸濕鹽浸入到多孔基質(zhì)的孔隙內(nèi)，能有效地抑制其膨脹、結(jié)塊[19]。Chan等[20]通過(guò)合成13X/CaCl2復(fù)合吸附劑，其在壓力870Pa 時(shí)，25℃和75℃的平衡吸水量差異達(dá)到了0.4g/g。Tan等[21]用MIL-101(Cr)分別負(fù)載CaCl2、LiCl 用于吸附熱泵。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在25%CaCl2和15%LiCl 溶液中浸漬MIL-101(Cr)制備的復(fù)合材料具有良好的吸附性能和較快的吸附速率；在P/P0為0.3 時(shí)，它們的吸附量分別為0.44g/g 和0.45g/g，遠(yuǎn)高于原始MIL-101(Cr)。Cortěs 等[22]探究了不同類型的吸濕鹽對(duì)復(fù)合吸附劑吸附性能的影響，以13X沸石和硅膠為載體制備分別含LiBr、MgCl2、CaCl2吸濕鹽的6種復(fù)合吸附劑。吸濕鹽在硅膠上的分散性高于沸石，負(fù)載CaCl2的水蒸氣吸附量高于其他兩種鹽類。隨著復(fù)合吸附劑中鹽含量的增加，在同一工況下水蒸氣吸附量一般呈上升的趨勢(shì)。但當(dāng)材料的孔隙體積無(wú)法容納被吸附的水時(shí)，將不可避免地出現(xiàn)溶液泄漏，這不僅會(huì)造成吸附劑孔道鹽的流失致使吸附性能下降，同時(shí)泄漏的鹽溶液也會(huì)造成反應(yīng)器的腐蝕[19,23]。因此，為了在防止溶液泄漏的同時(shí)，最大限度地提升水蒸氣吸附量，選擇合適的吸附劑鹽含量尤為必要。

吸附劑負(fù)載吸濕鹽能在很大程度上提升吸附劑的水蒸氣吸附性能，但由于鹽和基質(zhì)的傳熱性能低，吸附劑不能與換熱器進(jìn)行有效的熱量傳遞，導(dǎo)致整個(gè)吸附系統(tǒng)性能下降。雖然良好的熱設(shè)計(jì)有利于熱量傳遞，但吸附劑側(cè)較大的接觸熱阻已成為進(jìn)一步優(yōu)化的顯著障礙。因此，提高吸附劑的熱物性，將進(jìn)一步優(yōu)化吸附劑相互依賴的吸附和解吸特性[24]。Zhao等[25]用活性炭（AC）和導(dǎo)熱性能優(yōu)異的膨脹石墨（ENG）合成復(fù)合吸附劑AC/ENG，熱導(dǎo)率最高可達(dá)7.45W/(m·K)，遠(yuǎn)高于純基質(zhì)的熱導(dǎo)率。許嘉興等[26]將膨脹石墨（EG）與MOFs材料復(fù)合并模壓成型，當(dāng)石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)50%時(shí)，熱導(dǎo)率相比純MOFs 材料提高了22 倍達(dá)到2.76W/(m·K)。值得肯定的是上述研究材料的熱導(dǎo)率得到了很大的提升。但通常為了能夠有效地提升材料的傳熱性能，往往需要添加大量熱導(dǎo)率高的添加劑，一者吸附劑的質(zhì)量比低，二者大量的添加劑堵塞傳質(zhì)通道，這必然會(huì)削弱傳質(zhì)，降低吸附性能，所以需要一種更為高效的導(dǎo)熱填料。具有超高比表面積和優(yōu)異導(dǎo)熱性能的碳納米材料（如碳納米管、石墨烯）填料的使用被認(rèn)為是一種降低填料含量的有效方法[27-30]。

基于以上研究現(xiàn)狀，本文合成了石墨烯-13X/LiCl復(fù)合吸附劑。為確保復(fù)合吸附劑不發(fā)生溶液泄漏，首先在高濕工況下篩選出不發(fā)生溶液泄漏的13X/LiCl，在此基礎(chǔ)上添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的石墨烯合成復(fù)合吸附劑。通過(guò)掃描電鏡（SEM）和N2吸附對(duì)復(fù)合吸附劑的微觀形貌和孔隙特性進(jìn)行表征，測(cè)試了復(fù)合吸附劑開(kāi)式環(huán)境下的水蒸氣吸附-解吸性能，并探究石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)復(fù)合吸附劑吸附-解吸性能的影響。

1 材料制備及表征方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

13X 沸石活化粉，上海恒業(yè)分子篩有限公司；LiCl（分析純），上海麥克林生化有限公司；多層石墨烯(MLG，厚度為1～3層，單層率＞80%，比表面積50～100m2/g），深圳宏達(dá)昌進(jìn)化科技有限公司；無(wú)水乙醇（分析純）和去離子水（三級(jí)水），南京化學(xué)試劑股份有限公司。

1.2 復(fù)合材料的制備

復(fù)合吸附劑的制備過(guò)程分為兩大部分：①鹽含量的預(yù)選，旨在確定最佳鹽含量的13X/LiCl吸附劑（MZ）；②在所得的MZ中分別加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的石墨烯，合成復(fù)合吸附劑。

1.2.1 鹽含量的預(yù)選

合成過(guò)程如圖1(a)所示。首先，13X 活化粉在150℃下完全干燥12h，去除孔隙中殘留的水分和多余的氣體雜質(zhì)。其次，分別制備50mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.0%、 25.0%、 30.0%、 35.0%、 40.0%、 45.5%（飽和）的LiCl 溶液。再次，取15g 干燥后的13X緩慢加入不同濃度的LiCl溶液中，將混合液置于磁力攪拌器高速攪拌24h。然后，用真空抽濾裝置濾去多余的溶液，并用去離子水多次沖洗吸附劑，去除吸附劑表面殘余的鹽分。最后，將過(guò)濾所得溶質(zhì)在烘箱中150℃干燥12h，得到6種不同LiCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的13X/LiCl吸附劑，材料命名及具體比例參數(shù)見(jiàn)表1。通過(guò)稱重法計(jì)算干燥后的基質(zhì)與13X/LiCl 吸附劑的質(zhì)量差來(lái)計(jì)算吸附劑內(nèi)部LiCl 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[16,19,21]。對(duì)6種13X/LiCl吸附劑在25℃、80%相對(duì)濕度（RH）工況下進(jìn)行吸附性能測(cè)試，篩選出最佳鹽含量的13X/LiCl吸附劑（MZ）。

表1 13X/LiCl命名及具體比例參數(shù)

1.2.2 復(fù)合吸附劑的制備

選取MZ，制備石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3%、6%、9%、12%的復(fù)合吸附劑。合成過(guò)程如圖1(b)。首先，取一定量的MZ 和MLG，于150℃下在烘箱中干燥12h。其次，將10g MZ 溶于25mL 乙醇溶液中（無(wú)水乙醇∶去離子水=4∶1，體積比，下同），磁力攪拌30min；MLG 溶于50mL 乙醇溶液中（無(wú)水乙醇∶去離子水=4∶1），超聲處理30min。再次，將MZ 與MLG 溶液混合，超聲處理1h。然后，混合液在50℃下，持續(xù)超聲和磁力攪拌，這種處理增加了分散體的黏度，進(jìn)而限制了溶劑蒸發(fā)前MLG的團(tuán)聚。最后，所得的黏稠物在150℃下干燥12h，有效地去除溶劑。復(fù)合吸附劑按石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同分別命名為3G-MZ、6G-MZ、9G-MZ、12G-MZ，具體材料比例參數(shù)見(jiàn)表2。

1.3 表征方法

圖1 復(fù)合吸附劑的制備流程

表2 復(fù)合吸附劑的比例參數(shù)

通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM，型號(hào)KYKYEM6000）觀察了材料的微觀形貌。通過(guò)ASAP2020氣體吸附分析儀測(cè)試吸附劑的表面積和多孔性，在77K下進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)N2吸附解吸測(cè)量。測(cè)試前，材料需在200℃、12h脫氣。在恒溫恒濕箱中對(duì)復(fù)合吸附劑的水蒸氣吸附及解吸性能進(jìn)行測(cè)試，儀器溫度和濕度誤差分別為±0.5℃和3% RH。采用精確度為0.001g的電子分析天平測(cè)試在不同時(shí)間段下吸附劑吸附（解吸）質(zhì)量變化，連續(xù)兩個(gè)60min間隔的測(cè)量質(zhì)量差小于2%時(shí)，則認(rèn)為達(dá)到吸附或解吸平衡。

2 結(jié)果與討論

2.1 鹽含量預(yù)選

為了防止溶液泄漏，于恒溫恒濕室中進(jìn)行模擬吸附實(shí)驗(yàn)，以排除導(dǎo)致溶液泄漏的吸附劑，并獲得最佳鹽含量的吸附劑。吸濕鹽復(fù)合吸附劑一般隨著環(huán)境相對(duì)濕度的增加，水蒸氣吸附量也隨之提升，當(dāng)在高濕工況下水蒸氣吸附量增加到不能被有限的孔體積所容納時(shí)便容易出現(xiàn)溶液泄漏的現(xiàn)象[19,23]。測(cè)試選擇在25°C和80%RH的高濕工況下篩選出不發(fā)生溶液泄漏的13X/LiCl，以確保該13X/LiCl 吸附劑在其他中低濕工況下均不發(fā)生溶液泄漏。

圖2 為6 種不同LiCl 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的13X/LiCl 吸附劑在25°C、80%RH 下800min 內(nèi)的水蒸氣吸附量。由圖可知，隨著吸附劑中LiCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，吸附劑的水蒸氣吸附量呈上升趨勢(shì)；20XL、25XL、30XL 均未發(fā)生溶液泄漏，而LiCl 質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于30%的13X/LiCl均出現(xiàn)不同程度的溶液泄漏。

圖3列出了各吸附劑吸附完成后狀態(tài)，從圖中同樣可以看到，35XL、40XL和45.5XL均有液體滲出。結(jié)合表1，隨著鹽溶液中LiCl 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，更多的鹽浸入13X的孔道內(nèi)，致使吸附劑內(nèi)所含LiCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也同時(shí)增加。從上述結(jié)果可以看出，鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.4%的30XL 被認(rèn)為是該實(shí)驗(yàn)條件下的最佳鹽含量吸附劑（MZ）。

2.2 復(fù)合吸附劑的微觀形貌和孔隙特性

圖4 為復(fù)合吸附劑的SEM 圖像。由圖4(a)可見(jiàn)，MZ(30XL)中部分的沸石晶體出現(xiàn)聚集，這是由于在沸石晶體之間形成了LiCl晶體并將它們連結(jié)在一起。圖4(b)～(e)中白色片層結(jié)構(gòu)為石墨烯微片的跡象，石墨烯微片或摻雜于沸石晶體孔隙之間，或覆蓋于沸石晶體的表面。在圖4(b)中，由于只添加了3%的石墨烯，所以只在沸石晶體的孔隙中發(fā)現(xiàn)少量石墨烯微片的存在。而圖4(c)～(e)中，大量石墨烯微片分布于沸石晶體孔隙間，并將彼此分離的沸石晶體連接在一起，形成了類似于網(wǎng)橋的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)的存在更有利于沸石晶體間的熱量傳遞。圖4(e)中部分石墨烯發(fā)生團(tuán)聚且少量的沸石晶體被團(tuán)聚的石墨烯微片所包裹，這種現(xiàn)象并不被期望，因?yàn)檫@不僅阻礙了熱量傳遞，而且將在一定程度上削弱吸附劑內(nèi)部的傳質(zhì)能力。

圖3 30XL、35 XL、40 XL、45.5 XL 吸附完成后的形態(tài)

圖4 復(fù)合吸附劑的SEM圖像

圖5 吸附劑的N2吸附-解吸等溫線

圖5 為吸附劑的N2吸附-解吸等溫線。由圖可以發(fā)現(xiàn)，與純13X相比，復(fù)合吸附劑具有較低的氮?dú)馕搅浚@是因?yàn)槲絼┑牟糠挚紫扼w積被浸漬的LiCl所堵塞；除12G-MZ外，隨著石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，3G-MZ、6G-MZ 和9G-MZ 的N2吸附量也隨之增大，且均高于MZ。這是由于石墨烯的添加擴(kuò)充了吸附劑的孔體積，能吸附容納更多的N2分子。12G-MZ 的N2吸附量有所降低，如12G-MZ的SEM圖像所呈現(xiàn)，部分石墨烯發(fā)生團(tuán)聚并將13X沸石晶體包裹，一方面由于團(tuán)聚堵塞了一定的孔隙體積，另一方面降低了N2分子與沸石晶體相互接觸的概率，導(dǎo)致N2吸附量低于其他復(fù)合吸附劑；由于在介孔內(nèi)發(fā)生毛細(xì)管冷凝現(xiàn)象，所有吸附劑的吸附和解吸過(guò)程都不同程度地存在一個(gè)滯后環(huán)，其中3G-MZ、6G-MZ和9G-MZ的滯后現(xiàn)象更明顯。

根據(jù)N2等溫線，計(jì)算了吸附劑的BET 比表面積（SBET）、孔隙體積（VBJH）和平均孔徑（Dav），如表3 和圖6 所示。13X 具有高度發(fā)達(dá)的比表面積和較大的孔體積，分別為761m2/g 和0.32cm3/g，均高于MZ和復(fù)合吸附劑。復(fù)合吸附劑比表面積隨石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0～6%有明顯的增加，而6%～12%變化趨于平緩，3G-MZ、6G-MZ、9G-MZ和12G-MZ的比表面積都略大于MZ 的(262±3)m2/g。這是因?yàn)槭┍旧砭途哂幸欢ǖ谋缺砻娣e，添加石墨烯可以增大復(fù)合材料的比表面積。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，添加了石墨烯的復(fù)合吸附劑的孔體積和平均孔徑，除12G-MZ外均隨石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大，且都大于MZ 的0.12cm3/g 和1.8nm；孔體積由MZ（0.12cm3/g），最大增至9G-MZ（0.24cm3/g）是MZ的2倍。由此可以看出，石墨烯的添加有助于提升復(fù)合吸附劑的結(jié)構(gòu)性參數(shù)，大的比表面積和孔體積有助于吸附和容納更多的吸附質(zhì)分子；孔徑的擴(kuò)大有助于吸附質(zhì)在吸附劑孔道中的質(zhì)量擴(kuò)散，這意味著水蒸氣等吸附質(zhì)分子能更快地?cái)U(kuò)散到吸附劑的孔隙內(nèi)，提高吸附速率[31]。

表3 吸附劑的結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖6 吸附劑比表面積、孔體積、平均孔徑的變化趨勢(shì)

2.3 水蒸氣吸附性能分析

取干燥后的13X、MZ、3G-MZ、6G-MZ、9GMZ 和12G-MZ 各2g 置于恒溫恒濕箱中，在25℃，60%RH進(jìn)行水蒸氣吸附性能測(cè)試。水蒸氣吸附量（x，g/g）是由動(dòng)重（mv，g）和干重（m0，g）的差異來(lái)定義，見(jiàn)式(1)。

圖7為吸附劑水蒸氣吸附曲線。13X在180min時(shí)達(dá)到最大吸附量，而復(fù)合吸附劑由于傳質(zhì)通道較窄，吸附時(shí)間較長(zhǎng)。復(fù)合吸附劑的水蒸氣吸附量遠(yuǎn)高于13X的0.217g/g，其中3G-MZ的水蒸氣吸附量是13X 的2.7倍。這是因?yàn)閺?fù)合吸附劑較13X 的純物理吸附相比，屬于多級(jí)物理化學(xué)吸附過(guò)程，可獲得較大的吸附容量[19,32]。添加石墨烯的復(fù)合吸附劑均表現(xiàn)出較為優(yōu)異的水蒸氣吸附量，3G-MZ、6GMZ、9G-MZ 和12G-MZ 的水蒸氣吸附量分別為0.587g/g、0.534g/g、0.532g/g和0.495g/g。由于單位質(zhì)量的復(fù)合吸附劑中MZ的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，導(dǎo)致部分復(fù)合吸附劑的吸附量略低于MZ的0.554g/g。雖然石墨烯的加入使復(fù)合吸附劑的孔隙結(jié)構(gòu)得到提升，有利于提高吸附性能，但復(fù)合吸附劑的吸附性能卻沒(méi)有隨石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加。這是由于，對(duì)于復(fù)合鹽吸附劑，水蒸氣的吸附性能不僅取決于孔隙結(jié)構(gòu)，而且更多地決定于孔隙中鹽溶液對(duì)水分子的吸收[19,33]，實(shí)驗(yàn)中單位質(zhì)量的3G-MZ、6G-MZ、9G-MZ和12G-MZ中的鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈遞減趨勢(shì)，所以吸附性能沒(méi)有隨石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加。

為了更為直觀地評(píng)價(jià)石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)復(fù)合吸附劑吸附性能的影響，則需使復(fù)合吸附劑中MZ的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一致，所以定義了基于MZ質(zhì)量的復(fù)合吸附劑的相對(duì)水蒸氣吸附量（x*），見(jiàn)式(2)。

式中，μ為MLG質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

如 圖8 所 示，3G-MZ、6G-MZ、9G-MZ 和12G-MZ 的相對(duì)吸附量分別為0.605g/g、0.568g/g、0.584g/g、0.563g/g，均高于MZ的0.554g/g，這是由于石墨烯的添加導(dǎo)致復(fù)合吸附劑的比表面積、孔體積和平均孔徑都高于MZ，這些參數(shù)的提高有益于提升吸附容量；另外，吸附劑孔隙內(nèi)的水分子與LiCl形成水合物時(shí)釋放大量的熱量，導(dǎo)致微孔溫度增加從而抑制水吸附，而復(fù)合吸附劑中的石墨烯具有高導(dǎo)熱性，能夠避免吸附劑內(nèi)的傳熱惡化[34]，提升吸附性能。此外，所有復(fù)合吸附劑中3G-MZ 的吸附性能最佳相對(duì)水蒸氣吸附量高達(dá)0.605g/g，這意味著吸附性能沒(méi)有隨石墨烯的增加而增加。

圖7 吸附劑在25℃、60%RH下水蒸氣吸附性能

圖8 基于MZ質(zhì)量的復(fù)合吸附劑相對(duì)吸附量

2.4 水蒸氣解吸性能分析

圖9為吸附劑的水蒸氣解吸性能，解吸試驗(yàn)在80℃、20%RH 的恒溫恒濕箱中進(jìn)行。試驗(yàn)前吸附劑先在25℃、60%RH 下進(jìn)行吸附，達(dá)到平衡時(shí)的水蒸氣吸附量被定義為解吸試驗(yàn)的初始量，解吸量為吸附劑初始量與不同時(shí)段的質(zhì)量差異。由圖9發(fā)現(xiàn)，所有吸附劑均在40min近似達(dá)到解吸平衡，圖中柱狀堆積圖體現(xiàn)了水蒸氣解吸量和解吸殘余量的變化，其中3G-MZ 的解吸量和解吸殘余量分別為0.5g/g、0.095g/g，9G-MZ 的解吸量為0.47g/g，雖低于3G-MZ，但其解吸殘余量更低，僅為0.054g/g。

圖9 吸附劑在80℃，20%RH下水蒸氣解吸性能

圖10 為不同吸附劑的水蒸氣解吸量和解吸殘余量占水蒸氣吸附量的比率。從圖中可以明顯看到，水蒸氣解吸率和解吸殘余率隨石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)。除12G-MZ外，隨著吸附劑中石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，水蒸氣解吸率增加，解吸殘余率也相應(yīng)減少。這是由于隨著復(fù)合吸附劑中石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合吸附劑的導(dǎo)熱性能隨之增加[27,35]，意味著復(fù)合吸附劑的傳熱能力逐漸增強(qiáng)，其解吸性能也隨之提高[30]。同時(shí)吸附劑的孔隙結(jié)構(gòu)提升也有助于提高解吸性能，較大的孔體積和孔徑有助于水分子快速地從吸附劑結(jié)構(gòu)中脫離，提高解吸性能。9G-MZ 的解吸率接近90%，解吸殘余率僅為10.3%，其解吸量較MZ （81.8%） 提升了9.7%。雖然12G-MZ的石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，但其未能表現(xiàn)出優(yōu)異的解吸性能，原因是12G-MZ中石墨烯發(fā)生了團(tuán)聚傳熱受阻，并且材料的孔體積和孔徑低于其他含石墨烯的吸附劑，這不僅限制了其吸附性能，也制約了解吸性能。

3 結(jié)論

圖10 吸附劑水蒸解吸量和解吸殘余量占吸附量的比率

本文在13X/LiCl中加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的石墨烯合成新型復(fù)合吸附劑，并測(cè)試和分析不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)石墨烯對(duì)復(fù)合吸附劑的水蒸氣吸附及解吸性能的影響，得到以下結(jié)論。

（1）為了確保復(fù)合吸附劑不發(fā)生溶液泄漏，對(duì)含不同LiCl 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的13X/LiCl 在80%RH 的高濕工況下篩選出鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.4%的30XL（MZ）為最佳鹽含量的吸附劑。

（2）復(fù)合吸附劑的結(jié)構(gòu)性參數(shù)（SBET、VBJH、Dav）均高于MZ，復(fù)合吸附劑比表面積和孔體積擴(kuò)大，有助于吸附和容納更多的水蒸氣。其中比表面積由未添加石墨烯的MZ [(262±3)g/m2]，最大可提升 至 12G-MZ [(304±4)g/m2]； 孔 體 積 由 MZ（0.12cm3/g），最大增至9G-MZ（0.24cm3/g），是MZ的2倍。

（3）復(fù)合吸附劑均表現(xiàn)出優(yōu)異的水蒸氣吸附性能，3G-MZ 吸附性能最佳，水蒸氣吸附量高達(dá)0.587g/g，是13X 的2.7 倍。除3G-MZ 外，其余復(fù)合吸附劑的吸附量都略低于MZ（0.554g/g），但6G-MZ、9G-MZ、12G-MZ 基于MZ 質(zhì)量的相對(duì)吸附量分別可達(dá)0.568g/g、0.584g/g、0.563g/g，均高于MZ，表明石墨烯的添加有助于提升復(fù)合吸附劑的吸附性能。

（4）復(fù)合吸附劑的水蒸氣解吸性能均優(yōu)于MZ。3G-MZ 的解吸量和解吸殘余量分別為0.5g/g 和0.095g/g。除12G-MZ 外，復(fù)合吸附劑的水蒸氣解吸率隨石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而增加，其中9G-MZ的解吸率接近90%，較MZ（81.8%）提升了9.7%。石墨烯的添加使吸附劑內(nèi)的水在短時(shí)間內(nèi)更多更快地得到解吸。

本文合成的石墨烯-13X/LiCl 復(fù)合吸附劑提升了吸附劑的吸附及解吸性能，將成為一種提升吸附系統(tǒng)效率的途徑之一，可為吸附空氣取水提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。