一种复合气凝胶材料、制备方法及其多功能再利用方法、多功能复合气凝胶材料和应用技术

本发明专利技术提供了一种复合气凝胶材料、制备方法及其多功能再利用方法、多功能复合气凝胶材料和应用，本发明专利技术采用水溶性高分子聚合物和纳米线的组合，使得富含多活性位点的有机无机复合气凝胶材料显现了优异的重金属离子的吸附性能。而且本发明专利技术无需复杂的生产设备，方法简单易行，节时省力，易于实现工业的规模化大生产。本发明专利技术在总体设计思路上，不仅着眼于新结构的设计以及材料的性能研究，更对材料的后续处理过程和再利用角度进行了开创，将吸附有金属离子的复合气凝胶再转化为功能化材料，以进一步发挥材料的新功能，满足多方面的需要，在总体技术方案上体现了材料的多级化利用，从而提高了使用效率和循环再利用的级数。

Composite aerogel material, preparation method and multifunctional reutilization method thereof, multifunctional composite aerogel material and Application

The invention provides a composite aerogel material, preparation method and multifunctional reuse method, multifunctional composite aerogel materials and applications, the invention adopts the combination of water-soluble polymer and nanowires, which containing multiple active sites of organic and inorganic composite aerogel materials shows excellent heavy metal ion adsorption properties the. Moreover, the invention does not need complicated production equipment, the method is simple and convenient, saves time and labor, and is easy to realize large-scale industrial production. The present invention in the design ideas, not only focus on the new structure design and properties of materials, materials of subsequent processing and reuse aspects will create, adsorption of composite aerogels with metal ions and then transformed into functional materials, to further play the function of new materials, to meet the needs of many the overall technical scheme reflects multi-level material utilization, so as to improve the efficiency in the use of series and recycling.

【技术实现步骤摘要】
一种复合气凝胶材料、制备方法及其多功能再利用方法、多功能复合气凝胶材料和应用
本专利技术涉及微、纳米尺度材料制备及应用
，尤其涉及一种复合气凝胶材料、制备方法及其多功能再利用方法、多功能复合气凝胶材料和应用。
技术介绍
气凝胶，又称为干凝胶，是一种固体物质形态，由胶体粒子或高聚物分子相互聚结构成纳米多孔网络结构，并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料，也是现有材料中密度很小的固体之一。气凝胶的种类很多，有硅系，碳系，硫系，金属氧化物系或金属系等等，常见的气凝胶为硅系气凝胶。任何物质的凝胶只要可以经干燥后除去内部溶剂后，又可基本保持其形状不变，且产物高孔隙率、低密度，则皆可以称之为气凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，气凝胶也具凝胶的性质，即具膨胀作用、触变作用和离浆作用。由于气凝胶特有的纳米多孔、三维网络结构，巨大的比表面积、结构介观尺度上可控等特点，尤其表现在高孔隙率、低密度、低热导率等方面，因而，气凝胶在X光、激光、隔热材料、储能器件、环保、航空航天材料、防弹以及超轻材料等领域都有着巨大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合气凝胶材料，其特征在于，包括水溶性高分子聚合物骨架以及复合在骨架上的纳米线；所述纳米线包括硬硅钙石纳米线、羟基磷灰石纳米线、碳酸钙纳米线、碲纳米线、二氧化铈纳米线和细菌纤维素纳米线中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种复合气凝胶材料，其特征在于，包括水溶性高分子聚合物骨架以及复合在骨架上的纳米线；所述纳米线包括硬硅钙石纳米线、羟基磷灰石纳米线、碳酸钙纳米线、碲纳米线、二氧化铈纳米线和细菌纤维素纳米线中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的复合气凝胶材料，其特征在于，所述水溶性高分子聚合物包括天然多糖类高分子和/或明胶；所述天然多糖类高分子包括海藻酸钠、壳聚糖、琼脂和支链淀粉中的一种或多种；所述水溶性高分子聚合物与所述纳米线的质量比为1：(0.001～10)；所述复合气凝胶材料具有单向平行微孔结构。3.一种复合气凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将纳米线和水溶性高分子聚合物水溶液混合，得到混合溶液；2)将上述步骤得到的混合溶液进行取向冷冻，再经过冷冻干燥后，得到复合气凝胶材料。4.根据权利要求3所述的复合气凝胶材料，其特征在于，所述水溶性高分子聚合物水溶液的浓度为1～100mg/ml；所述混合溶液中，所述水溶性高分子聚合物与所述纳米线的质量比为1：(0.001～10)；所述取向冷冻为单向冷冻和/或双向冷冻；所述取向冷冻的温度为-140～0℃；所述冷冻干燥的时间为12h～168h；所述冷冻干燥的温度为-10～40℃。5.一种复合气凝胶材料的多功能再利用方法，其特征在于，包括以下步骤：A)将权利要求1～2任意一项所述的复合气凝胶材料或权利要求3～4任意一项所制备的复合气凝胶材料，置于含有重金属离子和/或有机腐殖酸的水溶液中，进行吸附过滤，得到前驱体材料和滤后溶液；B)将上述步骤得到的前驱体材料经过化学反应后，得到多功能复合气凝胶材料。6.根据权利要求5所述的多功能应用方法，其特征在于，所述重金属离子包括镉离子、汞离子、银离子、铁离子、钴离子和铜离子中的一种或多种；所述化学反应包括水热法、非水溶液合成法、溶液还原法、电化学法、光化学法、超声合成法、辐射合成法和高温煅烧法中的一种或多种。7.一种多功能复合气凝胶材料，其特征在于，包括权利要求1～2任意一项所述的复合气凝胶材料或权利要求3～4任意一项所制备的复合气凝胶材料，以及复合在所述复合气凝胶材料上的重金属单质或金属化合物。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞书宏，陈思铭，高怀岭，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34