[发明专利]一种高效的大气水蒸气吸附复合材料的制备方法

说明书

本发明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。该复合材料中凝胶的盐析效应能够其他相同条件下促进搭载吸湿盐对水蒸气的吸附，海绵结构对凝胶收集的水转移和储存，从而达到高效快速的大气集水。所获得的大气集水复合材料，在低湿度环境(RH＝40％)下6‑8小时内实现了1.41g/g的快速高效大气集水表现。能够成为缓解许多欠发达地区、干旱地区和岛屿淡水短缺的一个有前途的解决方案。因此，该方法可以进行大规模推广。

技术领域

本发明属于大气水蒸气吸附复合材料制备技术领域，特别涉及制备具有高效水蒸气收集材料领域的制备方法。

背景技术

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。

在此，在自然生物的启发下，本发明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。

发明内容

本发明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。

实现本发明目的的技术方案是：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：

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-海绵复合材料；

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。

进一步地，DMAPS单体具体指[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]二甲基-(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。

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％)。

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。

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％)。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.使用3D打印技术优化了集雾器设计。

2.模块化设计赋予了系统极大的可扩展性。

3.可批量设计，成本低。