一种光驱动高吸湿性复合大气集水材料、其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种光驱动高吸湿性复合大气集水材料、其制备方法和应用，涉及吸湿材料技术领域。光驱动高吸湿性复合大气集水材料包括凝胶本体，在凝胶本体的孔隙和表面均负载有氯化锂；其中，凝胶本体中包括MXene和聚丙烯酰胺。通过在水凝胶制备中引入MXene，负载吸湿材料后制备得到光驱动高吸湿性复合大气集水材料，具有良好的光热转换性能，仅依靠太阳光解析吸附水，无需耗费能源，绿色节能；同时还具有优异的吸湿性能，高低湿度环境吸湿性优异，不局限湿度范围。该复合材料可以在大气集水中得到广泛应用，具有非常好的市场应用价值。具有非常好的市场应用价值。具有非常好的市场应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种光驱动高吸湿性复合大气集水材料、其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及吸湿材料
，具体而言，涉及一种光驱动高吸湿性复合大气集水材料、其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]常用的吸湿材料如氯化锂，由于锂离子的半径较小，对电子的吸引力较强，而水中O占据大量电子，多以锂离子有极强的吸引水的能力。氯化锂常用作吸湿材料，性能优异。
[0003]但是，目前的吸湿材料普遍需要耗费能源才能实现解析，不符合绿色环保的理念。此外，目前的吸湿材料还存在着吸湿效果并不理想的问题。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种光驱动高吸湿性复合大气集水材料、其制备方法和应用，旨在利用太阳光驱动解析吸附水，同时具备非常好的吸湿性能。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种光驱动高吸湿性复合大气集水材料，包括凝胶本体，在凝胶本体的孔隙和表面均负载有氯化锂；
[0008]其中，凝胶本体中包括MXene和聚丙烯酰胺。
[0009]在可选的实施方式中，聚丙烯酰胺、MXene和氯化锂的质量比为1:0.01
‑
0.05:2.74
‑
10.94；
[0010]优选地，聚丙烯酰胺、MXene和氯化锂的质量比为1:0.01
‑
0.03:6.3
‑
6.7。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种前述实施方式中任一项光驱动高吸湿性复合大气集水材料的制备方法，包括：制备含有MXene和聚丙烯酰胺的凝胶本体，在凝胶本体上负载氯化锂。
[0012]在可选的实施方式中，凝胶本体的制备过程包括：将MXene分散液与丙烯酰胺单体混合，在交联剂、引发剂和催化剂存在的条件下反应得到PAM
‑
MXene水凝胶，将PAM
‑
MXene水凝胶进行溶胀、冷冻干燥；
[0013]优选地，将MXene分散液与丙烯酰胺单体混合溶解后，向混合溶液中通入惰性气体，以去除体系中的氧气；将混合溶液与交联剂、引发剂和催化剂混合超声，再静置得到PAM
‑
MXene水凝胶；
[0014]优选地，超声时间为1
‑
3min，静置时间为8
‑
20h。
[0015]在可选的实施方式中，将PAM
‑
MXene水凝胶进行水洗后，在水中浸泡60
‑
80h，每6
‑
10h更换一次水，以充分溶胀；将溶胀后的水凝胶冷冻8
‑
15h后再冷冻干燥60
‑
80h。
[0016]在可选的实施方式中，MXene分散液中MXene的浓度为1
‑
3mg/mL，MXene与丙烯酰胺单体的质量比为1:40
‑
60。
[0017]在可选的实施方式中，交联剂选自N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、二乙烯基苯和二
异氰酸酯中的至少一种；
[0018]优选地，引发剂选自过硫酸钾和过硫酸铵(APS)中的至少一种；
[0019]优选地，催化剂选自N,N,N',N'
‑
四甲基乙二胺、N,N,N',N
”‑
五甲基二亚乙基三胺和N,N,
‑
二甲基苄胺中的至少一种。
[0020]在可选的实施方式中，交联剂与丙烯酰胺单体的质量比为0.5
‑
0.7:100，引发剂与丙烯酰胺单体的质量比为3
‑
5:100，每克丙烯酰胺单体对应催化剂的体积为90
‑
110μL。
[0021]在可选的实施方式中，在凝胶本体上负载氯化锂的过程包括：将冷冻干燥后的气凝胶浸泡在氯化锂水溶液中，取出后进行干燥；
[0022]优选地氯化锂水溶液的浓度为1
‑
3mol/mL；
[0023]优选地，浸泡时间为20
‑
30h，取出后干燥温度为70
‑
90℃，干燥时间为60
‑
80h。
[0024]第三方面，本专利技术提供前述实施方式中任一项光驱动高吸湿性复合大气集水材料或前述实施方式中任一项制备方法制备得到的光驱动高吸湿性复合大气集水材料在大气集水中的应用。
[0025]本专利技术具有以下有益效果：通过在水凝胶制备中引入MXene，负载吸湿材料后制备得到光驱动高吸湿性复合大气集水材料，具有良好的光热转换性能，仅依靠太阳光解析吸附水，无需耗费能源，绿色节能；同时还具有优异的吸湿性能，高低湿度环境吸湿性优异，不局限湿度范围。该复合材料可以在大气集水中得到广泛应用，具有非常好的市场应用价值。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027]图1为复合水凝胶材料制备过程的实物图；
[0028]图2为实施例1制备得到的PAM
‑
MXene和PAM
‑
MXene
‑
LiCl的扫描电镜图；
[0029]图3为PAM
‑
MXene进行动态接触角测试结果图；
[0030]图4为实施例1和对比例制备得到的材料进行紫外
‑
可见
‑
近红外光谱测试的结果图；
[0031]图5为实施例1制备得到材料的吸湿性能测试结果图；
[0032]图6为PAM
‑
MXene基质与负载LiCl后PAM
‑
MXene
‑
LiCl气凝胶在不同湿度条件下的吸湿等温线；
[0033]图7为本专利技术材料与其他研究所报道复合大气集水材料吸湿能力的比较图；
[0034]图8为不同光照强度下PAM
‑
MXene
‑
LiCl的表面温度以及PAM
‑
LiCl在1kW/m2光照下表面温度对比图；
[0035]图9为不同光照强度下照射180min,PAM
‑
MXene
‑
LiCl的热成像图；
[0036]图10为实施例1中制备得到PAM
‑
MXene
‑
LiCl的释放性能测试结果图；
[0037]图11为测试实施例1中制备得到PAM
‑
MXene
‑
LiCl的循环耐久性测试结果图；
[0038]图12为测试实施例1中制备得到PAM
‑
MXene
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光驱动高吸湿性复合大气集水材料，其特征在于，包括凝胶本体，在所述凝胶本体的孔隙和表面均负载有氯化锂；其中，所述凝胶本体中包括MXene和聚丙烯酰胺。2.根据权利要求1所述的光驱动高吸湿性复合大气集水材料，其特征在于，聚丙烯酰胺、MXene和氯化锂的质量比为1:0.01
‑
0.05:2.74
‑
10.94；优选地，聚丙烯酰胺、MXene和氯化锂的质量比为1:0.01
‑
0.03:6.3
‑
6.7。3.一种权利要求1
‑
2中任一项所述光驱动高吸湿性复合大气集水材料的制备方法，其特征在于，包括：制备含有MXene和聚丙烯酰胺的所述凝胶本体，在所述凝胶本体上负载氯化锂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述凝胶本体的制备过程包括：将MXene分散液与丙烯酰胺单体混合，在交联剂、引发剂和催化剂存在的条件下反应得到PAM
‑
MXene水凝胶，将所述PAM
‑
MXene水凝胶进行溶胀、冷冻干燥；优选地，将所述MXene分散液与所述丙烯酰胺单体混合溶解后，向混合溶液中通入惰性气体，以去除体系中的氧气；将混合溶液与交联剂、引发剂和催化剂混合超声，再静置得到PAM
‑
MXene水凝胶；优选地，超声时间为1
‑
3min，静置时间为8
‑
20h。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将所述PAM
‑
MXene水凝胶进行水洗后，在水中浸泡60
‑
80h，每6
‑
10h更换一次水，以充分溶胀；将溶胀后的水凝胶冷冻8
‑
15h后再冷冻干...

【专利技术属性】
技术研发人员：周立宏，周之良，赵德猛，裴向军，茹旭，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：