[发明专利]一种太阳能驱动的玻璃纤维基复合MOF块体吸湿剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种太阳能驱动的玻璃纤维基复合MOF块体吸湿剂及其制备方法和应用。块体吸湿剂由蜂窝玻璃纤维基配体、亲水涂层和光热转换涂层以及复合MOF吸湿剂组成。所述制备方法为：将蜂窝玻璃纤维基胚体浸入到由亲水涂层和光热转换涂层组成的混合液中，取出低温烘干得功能化涂层胚体；再将其浸入到由有机二元羧酸钠盐和铝盐组成的反应液罐中，在密封及90～120℃温度下原位合成反应8‑24h，即得太阳能驱动的玻璃纤维基复合MOF块体吸湿剂。该吸湿剂制备工艺简单，且绿色环保，具有吸湿量大、太阳能低温脱附以及性能稳定等特点，可实现全天候、特别是低湿度(干旱环境)下空气生产饮用水。

技术领域

本发明属于太阳能驱动的大气集水技术领域，具体涉及一种太阳能驱动的玻璃纤维基复合MOF块体吸湿剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着对淡水资源需求的增加，可持续和有效地利用大气中的水已成为一个关键问题。大气层水是一种可开发利用的绿色水源，仙人掌簇和纳米比亚沙漠甲虫迷人的集水性能证明了大气集水技术的多功能性和可行性。因此，发展大气集水技术有利于淡水资源的充分利用，特别在干旱地区可以减轻水的负担。

吸附法大气集水技术用的吸湿剂包括金属有机框架(MOFs)、水凝胶和传统硅胶、沸石等。与其他吸附剂相比，MOFs高的吸水量、陡峭的水蒸气吸脱附曲线以及较低脱附温度等特征，使得其引起广泛关注。MOF的水吸附效率由三种吸附途径决定：(i)毛细管冷凝；(ii)极性与有机连接物的物理吸附；(iii)无机金属单元的化学吸附。为了使MOF尽可能捕获更多的大气水，在MOF的多孔结构中引入吸湿性盐已被报道为一种成功的策略。然而，含盐的MOFs存在盐泄漏和腐蚀等问题。考虑到这些缺点，研究人员着重于通过结构修饰方法来提高MOF的亲水性，如官能团修饰、引入混合结构等。通过使用两种具有不同工作湿度范围的MOFs构建复合(杂化)MOF，其吸水等温线得到了巧妙的调整。有趣的是，复合MOF的表面积和孔隙结构参数也会发生变化，因为同一金属源的两种MOF会竞争成核。如果形成具有更高的比表面积和孔隙体积的杂化MOF，两种MOF的竞争成核关系可用于设计具有更高吸水活性的新一代MOF吸附剂。此外，粉末状MOF吸湿剂在水环境中回收率很低，会导致了二次污染。