本发明专利技术涉及一种具有垂直多孔的高效空气集水复合凝胶的制备方法。第一步：羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质的制备；第二步：聚多巴胺包覆的羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶的制备；第三步：聚多巴胺包覆羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺/氯化钙垂直多孔复合凝胶的制备。本发明专利技术采用盐模板法制备的垂直多孔的高效空气集水复合凝胶具有较高的孔隙率及超亲水性，复合吸湿剂氯化钙，可促进水分子快速向水凝胶内部输送，凝胶网络结构可防止内部水溶液的泄露。聚多巴胺可提高太阳能光热转换效率，改善水解吸性能。本发明专利技术所涉及的复合凝胶制备方法能快捷、有效、经济的实现空气水收集效果。实现空气水收集效果。
【技术实现步骤摘要】
一种具有垂直多孔的高效空气集水复合凝胶的制备方法
[0001]本专利技术涉及一种具有垂直多孔的高效空气集水复合凝胶的制备方法。
技术介绍
[0002]淡水资源短缺日益成为威胁人类生存的全球问题。基于吸附的空气集水技术是一种新兴的低成本、环保可持续、宽湿度范围条件下的空气集水技术，相对于需要高湿度环境需求的雾水收集技术和高能耗需求的冷却露水收集技术而言具有更广泛的应用前景。而传统的集水材料存在制备复杂、低吸附效率和较高解吸能量的缺点，限制了在偏远地区和农村内陆地区的实际应用。
[0003]针对这些问题通过对超亲水水凝胶内部孔道的设计，与高性能吸湿剂氯化钙复合制备的复合凝胶使得水分子快速输送至凝胶内部并以溶胀形式储存从而提高水吸附性能；具有亲水性的聚多巴胺对紫外光和可见光具有高吸收能力，并且制备的垂直多孔结构可为水分子的运输和逸散提供通道，实现在太阳光照下高效集水性能。此制备过程条件温和、成本低廉、性能优异，可广泛应用于空气集水领域。
技术实现思路
[0004]本专利技术目的在于提供一种具有垂直多孔的高效空气集水复合凝胶的制备方法，该制备方法条件温和、成本低廉、性能优异，可大规模实际应用。本专利技术采用盐模板法和光聚合技术制备的超亲水性羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺/聚多巴胺垂直多孔凝胶作为基质，表面包覆聚多巴胺赋予其光热性能，垂直多孔结构促进水分子的运输，并与高性能吸湿剂氯化钙复合制备的复合凝胶可实现高效空气集水。
[0005]本专利技术可以通过以下技术方案来实现，其特征如下：第一步：羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质的制备取75
‑
150份丙烯酰胺、4
‑
17份羧甲基纤维素钠、1
‑
3份N
‑
N亚甲基双丙烯酰胺、2
‑
5份2,2
‑
二乙氧基苯乙酮、700
‑
800份无水乙酸钠、800
‑
900份去离子水置于反应釜中，在80
°
C温度下持续搅拌2
‑
4 h，反应结束后倒入模具中，并自然冷却至20
°
C。然后在混合溶液加入7
‑
8份的三水合物乙酸钠晶种，待形成均匀分布的棒状盐模板后，将其置于365 nm汞灯光照下聚合20 min。最后用蒸馏水洗涤10
‑
20次除去水凝胶内部的盐模板，得到羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质，备用。
[0006]第二步：聚多巴胺包覆羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质的制备取10
‑
50份的三羟甲基氨基甲烷和4000
‑
8000份的去离子水置于反应釜中 ，使用浓HCl调节pH至8.5，制备得Tris
‑
HCl缓冲溶液，取上述羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质、4
‑
12份的盐酸多巴胺，置于Tris
‑
HCl缓冲溶液中，黑暗条件下搅拌反应24 h，反应结束取出，用去离子水洗涤10
‑
20次，得到聚多巴胺包覆羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质，备用。
[0007]第三步：聚多巴胺包覆羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺/氯化钙垂直多孔复合凝胶的
制备取上述聚多巴胺包覆羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质置于1000
‑
2000份10
‑
30%（质量浓度）氯化钙溶液中浸渍12
‑
48 h，反应结束后用去离子水洗涤5
‑
10次，冷冻干燥处理24 h，即得聚多巴胺包覆羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺/氯化钙垂直多孔复合凝胶。
[0008]本专利技术采用盐模板法和光聚合技术制备的聚多巴胺包覆羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺/氯化钙垂直多孔复合凝胶，其具有以下特点：（1）复合凝胶内部具有垂直多孔结构促进水分子在凝胶内部的运输，水溶液通过溶胀的形式储存于凝胶内部；（2）与高性能吸湿剂氯化钙复合制备的复合凝胶，可实现宽湿度条件（30%RH
‑
90%RH）高效空气集水；（3）本专利技术制备的空气集水材料制备方法条件温和、成本低廉、性能优异，可大规模实际应用。
附图说明
[0009]图1所述的是垂直多孔复合凝胶的横截面及纵切面结构SEM图。
[0010]图2所述的是纯吸湿剂CaCl2与垂直多孔复合凝胶的吸湿前后效果对比图。
实施方式实施例
[0011]第一步：羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质的制备取75份丙烯酰胺、13份羧甲基纤维素钠、1份N
‑
N亚甲基双丙烯酰胺、2份2,2
‑
二乙氧基苯乙酮、700份无水乙酸钠、850份去离子水置于反应釜中，在80
°
C条件下持续搅拌2 h，反应结束后倒入模具中，并自然冷却至20
°
C，然后在混合溶液加入7份的三水合乙酸钠晶种，待形成均匀分布的棒状盐模板后，将其置于365 nm波长的汞灯下聚合20 min。最后用蒸馏水洗涤10次除去水凝胶内部的盐模板，得到羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质，备用。
[0012]第二步：聚多巴胺包覆羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质的制备取24份的三羟甲基氨基甲烷和4000份的去离子水置于反应釜中 ，用浓HCl调节PH至8.5，制备Tris
‑
HCl缓冲溶液。取上述羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质、6份的盐酸多巴胺，置于Tris
‑
HCl缓冲溶液中，黑暗条件下搅拌反应24 h，反应结束取出，用去离子水洗涤10次，得到聚多巴胺包覆羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质，备用。
[0013]第三步：聚多巴胺包覆羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺/氯化钙垂直多孔复合凝胶的制备将上述聚多巴胺包覆羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质置于1000份20%（质量分数）氯化钙溶液中浸渍24 h，反应结束后用去离子水洗涤5次，冷冻干燥处理24 h，即得聚多巴胺包覆羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺/氯化钙垂直多孔复合凝胶。
实施例
[0014]第一步：羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质的制备
取100份丙烯酰胺、5份羧甲基纤维素钠、2份N
‑
N亚甲基双丙烯酰胺、4份2,2
‑
二乙氧基苯乙酮、750份无水乙酸钠、800份去离子水置于反应釜中，在80
°
C条件下持续搅拌3 h，反应结束后倒入模具中，并自然冷却至20
°
C。在混合溶液加入8份的三水合物乙酸钠晶种，待形成均匀分布的棒状盐模板后，将其置于365 nm汞灯光照下聚合25 min。最后用蒸馏水洗涤15次除去水凝胶内部的盐模板，得到羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质，备用。
[0015]第二步：聚多巴胺包覆羧甲基纤维素钠/聚丙烯本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有垂直多孔的高效空气集水复合凝胶的制备方法，其特征在于：由以下步骤生产而成，（所取的物量“份”为重量份）第一步：羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质的制备取75
‑
150份丙烯酰胺、4
ꢀ‑
17份羧甲基纤维素钠、1
‑
3份N
‑
N亚甲基双丙烯酰胺、2
‑
5份2,2
‑
二乙氧基苯乙酮、700
‑
800份无水乙酸钠、800
‑
900份去离子水置于反应釜中，在80℃条件下持续搅拌2
‑
4h，反应结束后倒入模具中，并自然冷却至20℃。然后在混合溶液加入7
‑
8份的三水合乙酸钠晶种，待形成均匀分布的棒状盐模板后，将其置于365nm波长的汞灯下聚合20min。最后用蒸馏水洗涤10
‑
20次除去水凝胶内部的盐模板，得到羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶基质，备用。2.第二步：聚多巴胺包覆羧甲基纤维素钠/聚丙烯酰胺垂直多孔水凝胶...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴建宁，任田田，刘志勇，孟桂花，杨盛超，崔林，
申请(专利权)人：任田田，
类型：发明
国别省市：
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