一种高效的大气水蒸气吸附复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种高效的大气水蒸气吸附复合材料的制备方法。受蒂兰属空气植物水分捕获储存过程的启发，本发明专利技术将高储水性能海绵骨架和两亲性凝胶结合，构建海绵

【技术实现步骤摘要】
一种高效的大气水蒸气吸附复合材料的制备方法


[0001]本专利技术属于大气水蒸气吸附复合材料制备
，特别涉及制备具有高效水蒸气收集材料领域的制备方法。

技术介绍

[0002]从空气中获得干净的水资源是解决干旱半干旱地区缺水问题的一种重要方法。提高材料从空气中水收集效率仍然是一个需要克服的巨大挑战。
[0003]在此，在自然生物的启发下，本专利技术将高储水性能海绵骨架和两亲性凝胶结合，构建海绵
‑
凝胶层结构，是一种能够快速高效蒸汽液化吸附，高储水能力的大气集水复合材料。在6
‑
8个小时内可以实现吸附平衡，在湿度90％的条件下可以达到3.98g/g的吸附量、60％和40％条件下分别达到2.264g/g，1.356g/g的吸附量。现基于以上优异性能，该大气水蒸气吸附复合材料可以进行大规模推广。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种可大规模制造的高效快速从大气中吸附水蒸气的复合材料制备方法。
[0005]实现本专利技术目的的技术方案是：一种高效的大气水蒸气吸附复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤如下：
[0006]A.将DMAPS单体溶于去离子获得单体水溶液，单体与去离子水的配比为3：10，随后在水溶液中加入体积为5cm
×
5cm
×
1cm的三聚氰胺海绵混合，让海绵完全浸泡于单体溶液中，并在超声下处理10min；
[0007]B.在DMAPS单体溶液与三聚氰胺海绵的混合溶液中加入BIS后超声10min，混合溶液与BIS的配比为100：3，随后再加入TEMED做为活化剂，混合溶液与TEMED的配比为100:2，加入TEMEDH后超声处理10min进行脱气处理；
[0008]C.最后在混合溶液中加入引发剂KPS，KPS与混合溶液的比例为3；1000，随后将混合溶液在烘箱中60
°
反应6小时，得到聚合物PDMAPS凝胶层
‑
海绵复合材料；
[0009]D.将凝胶层
‑
海绵复合材料浸入吸湿盐溶液中12小时，吸湿盐溶液的配制方式为将吸湿盐与去离子水1；10混合并均匀搅拌后超声5min，浸泡充分后将材料取出，放入80
°
的烤箱中干燥，得到了凝胶层
‑
海绵AWH复合材料。
[0010]进一步地，DMAPS单体具体指[2
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(甲基丙烯酰氧基)乙基]二甲基
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(3
‑
磺丙基)氢氧化铵(95％)，三聚氰胺海绵的重量约为1g，单位克重1.8g/m3，三聚氰胺在使用前需要使用浓度为99％的乙醇清洗3遍并烘干。
[0011]进一步地，BIS具体是指N，N
′‑
亚甲基双丙烯酰胺(99％)，TEMED具体是指N，N，N
′
，N
′‑
四甲基乙二胺(99％)。
[0012]进一步地，KPS具体是指化学试剂过硫酸钾(99％)，同时，样品在60
°
烘箱中聚合时使用密封容器储存样品，所使用烘箱为普通的通气鼓风烘箱。
[0013]进一步地，吸湿盐具体是指氯化锂(LiCl，99％)、氯化钙(CaCl2，99％)和硝酸锂(LiNO3，99％)。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0015]1.使用3D打印技术优化了集雾器设计。
[0016]2.模块化设计赋予了系统极大的可扩展性。
[0017]3.可批量设计，成本低。
[0018]4.集雾效率高。
附图说明
[0019]图1：水凝胶层
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海绵AWH复合合成示意图。
[0020]图2：(a)凝胶层
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海绵吸湿示意图，(b)含有LiCl(灰色迹线、绿色轨迹)和PDMAPS凝胶(紫色迹线)的海绵的FT
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IR光谱，(c)凝胶层
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海绵光学照片及微观形貌；(d)切面形貌。
[0021]图3：(a)凝胶在各种盐溶液中的溶胀，(b)搭载不同吸湿盐在不同湿度下的吸水能力对比，(c)凝胶层在吸湿盐水溶液中的膨胀，(d)凝胶层
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海绵在空气中吸附水分子示意图，凝胶层
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海绵AWH材料搭载不同吸湿盐在90％(e)、60％(h)、40％(g)的条件下吸水能力对比，(f)凝胶层
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海绵AWH材料大气水收集后的光学图片。
[0022]图4：(a)在25℃下的吸附曲线，(b)静态吸附
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解吸曲线，(c)在不同光照强度下红外热像图，(d)凝胶层
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海绵吸附解析十次前后的TGA曲线对比，凝胶层
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海绵搭载不同吸湿盐的吸附
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解吸循环测试(e)LiNO3(f)LiCl(g)CaCl2，(h)在不同光照强度下随时间增加表面温度变化对比。
具体实施方式
[0023]本专利技术下面将通过具体的实例进行更详细的描述，但本专利技术的保护范围并不受限于这些实施例。
[0024]实施例1
[0025]1、一种高效的大气水蒸气吸附复合材料的制备方法，其步骤如下：
[0026]A.将DMAPS单体溶于去离子获得单体水溶液，单体的质量分数为0.5wt％、1wt％、3wt％、5wt％.随后在水溶液中加入体积为5cm
×
5cm
×
1cm的三聚氰胺海绵混合，让海绵完全浸泡于单体溶液中，并在超声下处理10min。
[0027]B.在DMAPS单体溶液与三聚氰胺海绵的混合溶液中加入BIS后超声10min，混合溶液中BIS的质量分数为0.3wt％。随后再加入TEMED做为活化剂，混合溶液与TEMED的质量分数为0.2wt％，加入TEMEDH后超声处理10min进行脱气处理。
[0028]C.最后在混合溶液中加入引发剂KPS，KPS的质量分数为3wt％。将混合物在烘箱中60
°
反应6小时，得到聚合物(PDMAPS)凝胶层
‑
海绵复合材料。
[0029]D.为了将吸湿盐嵌入海绵上的凝胶结构中，将凝胶层
‑
海绵复合材料浸入吸湿盐溶液中12小时，吸湿盐溶液的配制方式为将吸湿盐与去离子水1；10混合并均匀搅拌后超声5min。浸泡充分后将材料取出，放入80
°
的烤箱中干燥。得到了凝胶层
‑
海绵AWH复合材料。
[0030]E.通过调整DMAPS单体的进料质量比，制备了具有不同状态的PDMAPS水凝胶。如图支持信息图1所示，结果表面选择3wt％的DMAPS单体制备的水凝胶成型效果最佳(图2)。值
得指出的是，当比例小于3wt％时，由于单体质量比不足低，固体水凝胶无法形成，最终搭载于海绵骨架上时过于薄而容易掉落，无法成为搭载吸湿盐的有效载体.而当单体量达到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效的大气水蒸气吸附复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤如下：A.将DMAPS单体溶于去离子获得单体水溶液，单体与去离子水的配比为3：10，随后在水溶液中加入体积为5cm
×
5cm
×
1cm的三聚氰胺海绵混合，让海绵完全浸泡于单体溶液中，并在超声下处理10min；B.在DMAPS单体溶液与三聚氰胺海绵的混合溶液中加入BIS后超声10min，混合溶液与BIS的配比为100：3，随后再加入TEMED做为活化剂，混合溶液与TEMED的配比为100:2，加入TEMEDH后超声处理10min进行脱气处理；C.最后在混合溶液中加入引发剂KPS，KPS与混合溶液的比例为3；1000，随后将混合溶液在烘箱中60
°
反应6小时，得到聚合物PDMAPS凝胶层
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海绵复合材料；D.将凝胶层
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海绵复合材料浸入吸湿盐溶液中12小时，吸湿盐溶液的配制方式为将吸湿盐与去离子水1；10混合并均匀搅拌后超声5min，浸泡充分后将材料取出，放入80
°
的烤箱中干燥，得到了凝胶层
‑
海绵AWH复...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志光，傅烨，艾书伦，辛燕，杨付超，郑自建，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：