【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于木质素材料领域，具体涉及一种磺化木质素基复合水凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、水凝胶是一类具有三维亲水网络结构的富水功能材料，其已经在生物医药、药物载体和传感器等方面展现出潜在应用。水凝胶作为准固态电解质在热电池领域弥补了当前液态热电池电解质泄露风险大的缺点，成为人们制备热电池时较为青睐的一种材料。但当前普通水凝胶热电池存在塞贝克系数低以及机械性能不够优异等缺点，严重限制了水凝胶热电池的应用范围。现有的水凝胶热电池中，通过引入能够增强塞贝克效应的物质来提高水凝胶热电池的热电性能是常见的策略。
3、木质素是世界上储量仅次于纤维素的可再生和可生物降解的天然聚合物之一，其广泛应用于分散剂、粘合剂、医药和聚合物行业。基于亚硫酸盐法制浆获得磺化木质素具有木质素的优点。同时，磺化木质素具有丰富的酚羟基，可发生氧化还原反应，此时酚羟基转变为醌型结构，随后酚-醌结构之间发生可逆的氧化还原反应。酚醌之间所进行的氧化还原反应能够促进水凝胶热电池内部热电粒子的氧化还原反应，从而增强水凝胶热电池的塞贝克系数。此外，木质素还具有抗紫外性以及黏附性，能够赋予水凝胶更多的功能。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种磺化木质素基复合水凝胶及其制备方法和应用。本专利技术将磺化木质素
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
3、第一方面，本专利技术提供了一种磺化木质素基复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
4、将磺化木质素加入到去离子水中，依次加入铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液、丙烯酸、交联剂、引发剂和加速剂，得到的混合溶液搅拌均匀后加热，获得所述磺化木质素基复合水凝胶。
5、铁氰化钾/亚铁氰化钾作为热电粒子提供水凝胶的主要塞贝克系数，磺化木质素中的酚醌结构之间进行可逆的氧化还原反应提高塞贝克系数，丙烯酸通过自由基聚合成为聚丙烯酸作为聚合物网络。
6、磺化木质素表面具有丰富的儿茶酚结构，这种结构一方面为水凝胶提供了良好的界面黏附性能，同时也增强了水凝胶热电池的塞贝克效应。
7、优选的，磺化木质素在混合溶液中的质量分数为0.31％-0.88％。
8、优选的，铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液中铁氰化钾和亚铁氰化钾的摩尔比为1:1，铁氰化钾和亚铁氰化钾的总浓度为0.04-0.06mol/l，铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液与去离子水的体积比为0.09-0.1:1。
9、优选的，丙烯酸与去离子水的体积比为1:2.4-2.5。
10、优选的，所述交联剂为n,n'-亚甲基双丙烯酰胺，交联剂与丙烯酸的质量体积比为1g:19-21ml。
11、优选的，所述引发剂为过硫酸铵，引发剂与丙烯酸的质量体积比为1g:1.9-2.1ml。
12、优选的，所述加速剂为n,n,n',n'-四甲基乙二胺，加速剂与去离子水的体积比为1:140-150。
13、优选的，加热温度为59-61℃，时间为100-120min。
14、优选的，还包括将磺化木质素基复合水凝胶置于盐溶液中浸泡。
15、进一步优选的，所述盐包括nacl，盐溶液的浓度为1-4mol/l，浸泡时间为10-12h。
16、在盐溶液中进行溶剂交换，盐离子作为导电离子为复合水凝胶提供良好的导电性能。
17、第二方面，本专利技术提供了一种磺化木质素基复合水凝胶，其特征在于，通过如第一方面所述的制备方法获得。
18、第三方面，本专利技术提供了如第二方面所述的磺化木质素基复合水凝胶作为准固态电解质在热电池领域中的应用。
19、第四方面，本专利技术提供了一种热电化学电池，所述热电化学电池的电解质为如第二方面所述的磺化木质素基复合水凝胶。
20、上述本专利技术的一种或多种技术方案取得的有益效果如下：
21、(1)本专利技术的磺化木质素基复合水凝胶中铁氰化钾/亚铁氰化钾作为热电粒子提供水凝胶的主要塞贝克系数，磺化木质素中的酚醌结构之间进行可逆的氧化还原反应提高塞贝克系数并使复合水凝胶对不同界面呈现出长期稳定的粘附性能，丙烯酸通过自由基聚合成为聚丙烯酸作为聚合物网络，使磺化木质素基复合水凝胶具有优异的拉伸性、良好的抗疲劳性能和良好的生物相容性。
22、(2)本专利技术进一步通过将磺化木质素基复合水凝胶浸入盐溶液，利用盐的作用赋予复合水凝胶优异的导电性能。
23、(3)本专利技术的制备方法简单、成本低，可以有效降低热电池的制备成本。
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1.一种磺化木质素基复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，磺化木质素在混合溶液中的质量分数为0.31％-0.88％。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液中铁氰化钾和亚铁氰化钾的摩尔比为1:1，铁氰化钾和亚铁氰化钾的总浓度为0.04-0.06mol/L，，铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液与去离子水的体积比为0.09-0.1:1。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，丙烯酸与去离子水的体积比为1:2.4-2.5；
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加速剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺，加速剂与去离子水的体积比为1:140-150。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，加热温度为59-61℃，时间为100-120min。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括将磺化木质素基复合水凝胶置于盐溶液中浸泡；
8.一种磺化木质素基复合水凝胶，其特征在于，通过如权利要求1-7任一项所述的
9.如权利要求8所述的磺化木质素基复合水凝胶作为准固态电解质在热电池领域中的应用。
10.一种热电化学电池，其特征在于，所述热电化学电池的电解质为如权利要求8所述的磺化木质素基复合水凝胶。
...【技术特征摘要】
1.一种磺化木质素基复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，磺化木质素在混合溶液中的质量分数为0.31％-0.88％。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液中铁氰化钾和亚铁氰化钾的摩尔比为1:1，铁氰化钾和亚铁氰化钾的总浓度为0.04-0.06mol/l，，铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液与去离子水的体积比为0.09-0.1:1。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，丙烯酸与去离子水的体积比为1:2.4-2.5；
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加速剂为n,...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈嘉川，李新才，王宝斌，杨桂花，薛玉，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：
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