一种Janus双层气凝胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种Janus双层气凝胶，它是以二维MXene纳米片、三甲氧基硅烷、窄带隙的过渡金属硫化物为主要原料，首先利用壳聚糖和乙酸(CH3COOH)对二维MXene纳米片进行化学交联以及冷冻干燥得到MXene基气凝胶，然后在MXene基气凝胶的表层喷涂一层三甲氧基硅烷、正庚烷和窄带隙的过渡金属硫化物的混合溶液，从而得到上下两个表面具有不同物理性能的、具有内部垂直孔道的三维光热材料。本发明专利技术得到的Janus双层气凝胶对太阳光的吸收率达到98％，水蒸发速率达到2.78kg

【技术实现步骤摘要】
一种Janus双层气凝胶及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及到气凝胶材料在的应用技术，尤其是具有垂直孔道的Janus双层气凝胶材料的制备和应用，该Janus双层气凝胶材料能淡化海水，对有机染料、含重金属离子的溶液均有很好的净化效果的。

技术介绍

[0002]近年来，随着人口的急剧增长和水污染的逐渐加剧，淡水资源短缺在世界各地仍然是一个严峻而具有挑战性的问题。太阳能和水是地球上最丰富的两种资源，而受太阳能驱动的界面蒸发获取清洁水的技术成为了应对缺水问题同时又能兼顾能源短缺问题的最佳选择。光热转换材料更是成为了界面蒸发系统的核心以及科研工作者广泛研究的对象，研究人员已利用不同类型的材料制备了光热蒸发材料，如碳基材料、金属、金属氧化物/碳化物和聚合物。然而，上述材料仍然存在诸如太阳光吸收谱窄，热量浪费严重，水传输速度慢，耐油污性差等缺陷。气凝胶以其高孔隙率、低热导率、耐高温等优势，成为了水处理的理性材料，近年来，利用不同的原料制备气凝胶应用于水蒸发、水净化，引起了研究者的关注。
[0003]中国专利公开号CN114307879A公开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Janus双层气凝胶，其特征在于，它是以二维MXene纳米片、三甲氧基硅烷、窄带隙的过渡金属硫化物为主要原料，首先利用壳聚糖和乙酸(CH3COOH)对二维MXene纳米片进行化学交联以及冷冻干燥得到MXene基气凝胶，然后在MXene基气凝胶的表层喷涂一层三甲氧基硅烷、正庚烷和窄带隙的过渡金属硫化物的混合溶液，从而得到上下两个表面具有不同物理性能的、具有内部垂直孔道的三维光热材料，该垂直孔道可以为蒸气的逸出提供便捷的通道，并在一定程度上降低蒸发焓，得到的Janus双层气凝胶对太阳光的吸收率达到98％，水蒸发速率达到2.78kg
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‑1，光热转换效率达到92.1％。2.如权利要求1所述的Janus双层气凝胶，其特征在于，所述的窄带隙的过渡金属硫化物为二硫化钼MoS2或硫化钨WS2。3.一种如权利要求1所述的Janus双层气凝胶的制备方法，其特征在于，第一步：制备过渡金属硫化物粉末在高温条件下，对MoO3或WO3进行硫化得到MoS2或WS2粉末；第二步：制备多片层MXene粉末和壳聚糖CS溶液利用浓度为40wt％的HF酸对Ti3AlC2进行刻蚀，然后在水中离心分离得到Ti3C2分散液，将Ti3C2分散液冷冻干燥得到多片层MXene粉末；将CS粉末溶于醋酸水溶液中得到3wt％的CS均匀溶液；第三步：Janus双层气凝胶制备将上述制备好的MXene粉末按比例加入到3％CS溶液中混合均匀，然后静置使其充分交联；将交联好的溶液倒入定向冰冻装置模具中，模具的下端铜管浸入放有液氮的保温容器中约9/10高度，利用温度梯度诱导冰晶的生长，形成有序定向多孔结构，待交联好的溶液完全冰冻后拆除模具，再将其冷冻干燥得到MXene基气凝胶；最...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏娜，杨泽钰，崔洪芝，薛娜，温敬，李梦涵，张乐瑄，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：