本发明专利技术涉及吸附式空气集水技术领域，公开了一种空气集水材料及其制备方法和应用。现有技术中，空气集水材料的再循环性能差。为了解决上述技术问题，本发明专利技术通过以壳聚糖为凝胶骨架核心，通过氨水刻蚀预处理，将高吸湿性盐氯化锂牢固地附着在壳聚糖上，以此形成凝胶骨架，然后以凝胶骨架为中心，通过醋酸乙烯单体的聚合反应，形成三维的凝胶网络结构，得到一种吸水量大、循环使用性能好的空气集水材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及吸附式空气集水，尤其涉及一种空气集水材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、空气集水是从环境中捕获水来产生清洁水进而解决全球缺水问题的一项很有潜力的技术。理想的吸附剂应该具有高吸水性、低成本、生态型以及简单的合成程序等特性，因此，寻找理想的吸附剂是具有挑战的。
2、近目前，用于空气集水的吸附剂主要包括：（1）物理吸附剂：如硅胶、沸石等，但其吸附能力较低，且水分回收困难。（2）聚合物吸附剂：如金属有机框架(mof)，mof是金属离子与有机配位体组合成的三维结构，具有高吸附能力，但mof价格昂贵，无法实现大规模应用。
3、氯化锂是一种高性能吸湿盐，在干燥的环境中1个氯化锂分子能与1-5个水分子保持紧密合，当环境湿度为90%时，1个氯化锂分子约能吸收26个水分子，这时氯化锂吸收的水量是其自身质量的1000余倍，吸水能力强。但氯化锂在使用过程中，易吸收水分子后随溶液流失，使氯化锂解脱水分再进行空气水分的吸附的再循环性缺失。
4、如申请公布号为cn116651410a是专利公开了一种淀粉基光响应大气集水材料的制备方法，其通过将丙烯酸、丙烯酰胺单体接枝在淀粉骨架得到具有三维网络状的一种水凝胶，然后在水凝胶中浸入氯化锂溶液，得到一种集水材料。该专利中利用单体分子链上的-cooh、-conh2、-oh强亲水基团强网络结构的吸水性能，提高其吸水能力。但专利方法通过直接浸入氯化锂溶液的方式在凝胶中引入氯化锂，后期在使用过程中氯化锂易随液体流失，该方法制备得到的集水材料的高吸水性的再现能力差。
5、因此，针对以上材料存在的缺陷，亟需研究一种方便、安全以及具有高循环稳定性的集水材料。
技术实现思路
1、现有技术中，空气集水材料的再循环性能差，为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种空气集水材料及其制备方法和应用。本专利技术通过以壳聚糖为凝胶骨架核心，通过氨水刻蚀预处理，将高吸湿性盐氯化锂牢固地附着在壳聚糖上，以此形成凝胶骨架，然后以凝胶骨架为中心，通过醋酸乙烯单体的聚合反应，形成三维的凝胶网络结构，得到一种吸水量大、循环使用性能好的空气集水材料。
2、本专利技术的具体技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供了一种空气集水材料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤s1：将壳聚糖加入氨水中进行刻蚀，得到预处理壳聚糖；
5、步骤s2：将预处理壳聚糖、氯化锂加入乙酸溶液中，加热，得到凝胶骨架；
6、步骤s3：往凝胶骨架中加入醋酸乙烯，混匀，然后加入引发剂引发聚合反应，得到凝胶前驱体；
7、步骤s4：往凝胶前驱体中加入甲醇溶液，进行反应，干燥，得到一种凝胶，即所述空气集水材料。
8、现有技术中，为了提高空气集水材料的性能，往往会将凝胶和高吸湿性盐组装在一起，使其成为高吸附量、高保水性的空气集水材料。但现有技术中，往往不能很好地将两者有效结合，高吸湿性盐在使用过程中，易吸收水分子后随溶液流失，因此，高吸湿性盐解脱水分再进行空气水分的吸附的再循环性缺失，高吸水性的再现能力差。
9、本专利技术通过以壳聚糖为凝胶骨架核心，通过氨水刻蚀预处理，将高吸湿性盐氯化锂牢固地附着在壳聚糖上，以此形成凝胶骨架，然后以凝胶骨架为中心，通过醋酸乙烯单体的聚合反应，形成三维的凝胶网络结构，得到一种吸水量大、循环使用性能好的空气集水材料。
10、壳聚糖分子链上具有大量的羟基和氨基，经氨水腐蚀后，其分子链上羟基和氨基易牢固结合上li+和cl-，进而将氯化锂稳定固定在凝胶骨架核心上，形成凝胶骨架上，在此凝胶骨架上形成的集水材料，由于氯化锂可以循环使用，可以使得集水材料的高吸水性的再现性好。
11、为了实现氯化锂的循环使用，需要使氯化锂牢固稳定地存在于集水材料中，因此，本专利技术需要使形成凝胶网络的过程为温和的反应过程，因此，本专利技术通过以醋酸乙烯为单体，进行聚合反应，使之以凝胶骨架为中心，形成三维凝胶网络结构，凝胶网络结构上带有大量的-cooh、-conh2、-oh，使得空气集水材料具有高吸水量性能，且凝胶网络结构的形成，使得空气集水材料的保水性好。
12、作为本专利技术上述制备方法的优选，步骤s2中，预处理壳聚糖、氯化锂的质量比为2~5:1。
13、作为本专利技术上述制备方法的优选，步骤s2中，加热的温度为65~110℃。
14、进一步优选，步骤s2中，加热的时间为4~10小时。
15、作为本专利技术上述制备方法的优选，步骤s3中，以预处理壳聚糖的质量计，醋酸乙烯加入的量为100~200%。
16、作为本专利技术上述制备方法的优选，步骤s3中，引发剂为偶氮二异丁腈。
17、作为本专利技术上述制备方法的优选，步骤s3中，聚合反应的温度为20~60℃。
18、聚合反应的温度不可以过高，反应温度过高会使得聚合反应过程较为剧烈，附着的氯化锂易脱落；但聚合反应的温度不可以过低，过低的温度会使反应速率较慢。因此，本专利技术的聚合反应的温度优选为20~60℃。
19、作为本专利技术上述制备方法的优选，步骤s4中，甲醇溶液中加入了碱。
20、第二方面，本专利技术提供了一种如上述制备方法制备得到的空气集水材料。
21、第三方面，本专利技术提供了一种如上述的集水材料在收集空气中的水分子转化为液态水中的应用。
22、与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：
23、（1）现有技术中，往往不能很好地将两者有效结合，高吸湿性盐在使用过程中，易吸收水分子后随溶液流失。本专利技术通过以壳聚糖为凝胶骨架核心，通过氨水刻蚀预处理，将高吸湿性盐氯化锂牢固地附着在壳聚糖上，以此形成凝胶骨架，然后以凝胶骨架为中心，通过醋酸乙烯单体的聚合反应，形成三维的凝胶网络结构，得到一种吸水量大、循环使用性能好的空气集水材料。
24、（2）本专利技术通过壳聚糖的引入，通过壳聚糖分子链上具有大量的羟基和氨基，经氨水腐蚀后，其分子链上羟基和氨基易牢固结合上li+和cl-，进而将氯化锂稳定固定在凝胶骨架核心上，形成凝胶骨架上，在此凝胶骨架上形成的集水材料，由于氯化锂可以循环使用，可以使得集水材料的高吸水性的再现性好。
25、（3）为了实现氯化锂的循环使用，需要使氯化锂牢固稳定地存在于集水材料中，本专利技术通过以醋酸乙烯为单体，进行聚合反应，使之以凝胶骨架为中心，形成三维凝胶网络结构，凝胶网络结构上带有大量的-cooh、-conh2、-oh，使得空气集水材料具有高吸水量性能，且凝胶网络结构的形成，使得空气集水材料的保水性好。
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【技术保护点】
1.一种空气集水材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种空气集水材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，预处理壳聚糖、氯化锂的质量比为2~5:1。
3.如权利要求1所述的一种空气集水材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，加热的温度为65~110℃。
4.如权利要求3所述的一种空气集水材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，加热的时间为4~10小时。
5.如权利要求1所述的一种空气集水材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，以预处理壳聚糖的质量计，醋酸乙烯加入的量为100~200%。
6.如权利要求1所述的一种空气集水材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，引发剂为偶氮二异丁腈。
7.如权利要求1所述的一种空气集水材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，聚合反应的温度为20~60℃。
8.如权利要求1所述的一种空气集水材料的制备方法，其特征在于：步骤S4中，甲醇溶液中加入了碱。
9.如权利要求1~8任一项所述的空气集水材料。
10.如权利要求1~8任一项所述的集水材料在收集空气中的水分子转化为液态水中的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种空气集水材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种空气集水材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中，预处理壳聚糖、氯化锂的质量比为2~5:1。
3.如权利要求1所述的一种空气集水材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中，加热的温度为65~110℃。
4.如权利要求3所述的一种空气集水材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中，加热的时间为4~10小时。
5.如权利要求1所述的一种空气集水材料的制备方法，其特征在于：步骤s3中，以预处理壳聚糖的质量计，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张方方，李艺涵，何圣嘉，蔡子慧，宋玉，陈悦，袁梓萌，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：
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