一種淀粉基光響應大氣集水材料的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種淀粉基光響應大氣集水材料的制備方法，包括如下步驟：將淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、N

【技術實現步驟摘要】
一種淀粉基光響應大氣集水材料的制備方法


[0001]本專利技術涉及大氣集水材料領域，具體涉及一種淀粉基光響應大氣集水材料的制備方法。

技術介紹

[0002]大氣集水是從環境中捕獲水來產生清潔水進而解決全球缺水問題的一項很有潛力的技術。尋找理想的吸附劑是具有挑戰的，其應該具有高吸水性、低成本、生態型以及簡單的合成程序等特性。近些年用于大氣集水的吸附劑仍具有一些障礙：1)物理吸附劑：硅膠、沸石等的吸附能力較低，且水分回收困難。2)聚合物吸附劑：金屬有機框架(MOF)是金屬離子與有機配位體組合成的三維結構，具有高吸附能力，但價格昂貴無法實現大規模應用。
[0003]水凝膠由于聚合物網絡產生的優異性能使其被廣泛關注。最新的研究將水凝膠和吸濕鹽組裝在一起，使其成為具有高吸附量、高保水性的大氣集水材料。被廣泛使用的聚(N
?
異丙基丙烯酰胺)的由于高成本及環境危害性仍需探究。目前生物聚合物被用于大氣集水的有海藻酸鈉和卡拉膠，但其使用較高的吸濕鹽濃度應用時仍舊存在障礙，且不能有效釋放水分。

技術實現思路

[0004]本專利技術提供了一種淀粉基光響應大氣集水材料的制備方法，解決了現有技術存在的吸濕率低、不能有效釋放水分的問題。
[0005]為了解決該技術問題，本專利技術提供了如下技術方案：一種淀粉基光響應大氣集水材料的制備方法，包括如下步驟：將淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、N
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，N
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亞甲基雙丙烯酰胺分散在羧基化碳納米管懸浮液中，在常溫下磁力攪拌使其充分分散，通入氮氣去除溶解氧，加熱的條件下淀粉完全糊化后加入過硫酸銨進行反應，得到CFA水凝膠；CFA水凝膠在去離子水中浸泡，將其凍干后浸入LiCl溶液，烘干得到羧基碳納米管誘導淀粉基光響應大氣集水材料。
[0006]將單體接枝在淀粉骨架得到具有三維網絡狀的超級吸水凝膠，單體分子鏈上的
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COOH、
?
CONH2、
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OH強親水基團可以增強網絡結構的吸水性能，提高其吸水能力。將AA/AM/淀粉雙網絡水凝膠與羧基化多壁碳納米管(FCNT)、吸濕鹽(LiCl)結合在一起，可以在較寬的相對濕度(RH)范圍內具有良好的吸附水蒸汽的能力。由于羧基碳納米管（FCNT）的存在使CFA
?
LiCl水凝膠在整個太陽光譜上具有較高的寬譜帶吸收，使得CFA
?
LiCl利用太陽能進行水分釋放。
[0007]優選的，淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺的質量比為1：0.5
?
1：1。
[0008]通過調整淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺的比例，使得單體在淀粉上進行接枝聚合，生成的網絡狀凝膠具有比表面積大，結構穩定的特點。
[0009]優選的，N
′
，N
′?
亞甲基雙丙烯酰胺的加入量為丙烯酸和丙烯酰胺單體質量的
0.6%，過硫酸銨的加入量為丙烯酸和丙烯酰胺單體質量的0.16%。
[0010]優選的，羧基化碳納米管懸浮液的濃度為0.1wt%，羧基化碳納米管懸浮液的用量與淀粉的用量的體積質量之比為20：1。
[0011]優選的，加熱的溫度為75
?
85℃。
[0012]優選的，烘干的溫度為75
?
85℃。
[0013]優選的，LiCl 溶液的重量百分比為10wt%。
[0014]優選的，在去離子水中浸泡時間為48小時，浸入LiCl溶液的時間為24小時。
[0015]本方案還提供了上述的一種淀粉基光響應大氣集水材料的制備方法得到的大氣集水材料。
[0016]本專利技術和現有技術相比，具有以下優點：超吸水凝膠CFA
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LiCl將AA/AM/淀粉雙網絡水凝膠與羧基化多壁碳納米管(FCNT)、吸濕鹽(LiCl)結合在一起，可以在較寬的相對濕度(RH)范圍內具有良好的吸附水蒸汽的能力。CFA
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LiCl在相對濕度90%的條件下實現最大吸附容量
?
8.2gg
?1，吸水效率明顯高于其他大部分大氣集水材料。值得注意的是，這種材料非常便宜且制作工藝簡單，突出了生物聚合物應用于高效吸附水蒸氣方向，實現生態節能和可持續應用。
附圖說明
[0017]此處所說明的附圖用來提供對本專利技術實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本專利技術實施例的限定。在附圖中：圖1(a)為在相對濕度25%、60%和90%下，CFA
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LiCl的水蒸氣吸附行為；圖1 (b) 為CFA水凝膠的水中和水蒸汽的吸收；圖1 (c)為本專利技術和其他報道中的AWH的吸水能力總結；圖1 (d) 為CFA
?
LiCl水凝膠的吸濕
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釋放循環；圖2 (a)為CFA
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LiCl水凝膠在不同光強下的時間依賴性表面溫度變化和紅外熱成像圖像；圖2 (b) 為CFA
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LiCl水凝膠在不同光照強度的水解析速率曲線；圖3 (a)為基于CFA
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LiCl水凝膠的大氣集水和太陽能清潔水產生的示意圖和照片；圖3 (b)為在太陽輻射下釋放水照片；圖3 (c)為CFA
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LiCl室外條件下的大氣集水；圖3 (d)為在室外條件下進行太陽能清潔水生產；圖3 (e)為太陽蒸發后冷凝水中的初級離子濃度。
具體實施方式
[0018]為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例，對本專利技術作進一步的詳細說明，本專利技術的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本專利技術，并不作為對本專利技術的限定。
實施例一
[0019]將0.15g淀粉、0.075g 丙烯酸(中和度80%)、0.15g丙烯酰胺、N
′
，N
′?
亞甲基雙丙烯酰胺(單體重量的0.6%)分散在3ml濃度為0.1wt%的羧基化碳納米管懸浮液中，在常溫下磁力攪拌10分鐘使其充分分散，通入氮氣10分鐘去除溶解氧，80℃的條件下淀粉完全糊化后加入過硫酸銨（單體重量的1.6%）并保持30分鐘。得到CFA水凝膠。
[0020]CFA水凝膠在去離子水中浸泡48小時，將其凍干后浸入LiCl(10wt%)24小時，在80℃烘干得到CFA
?
LiCl水凝膠。
實施例二
[0021]將0.15g 淀粉、0.1g丙烯酸(中和度80%)、0.15g丙烯酰胺、N
′
，N
′?
亞甲基雙丙烯酰胺(單體重量的0.6%)分散在3ml濃度為0.1wt%的羧基化碳納米管懸浮液中，在常溫下磁力攪拌10分鐘使其充分分散，通入氮氣10分鐘去除溶解氧，80℃的條件下淀粉完全糊化后加入過硫酸銨（單體重量的1.6%）并保持30分鐘。得到CFA水凝膠。
[0022]CFA水凝膠在去離子水中浸泡48小時，將其凍干后浸入LiCl(10wt%)24小時，在80℃烘干得到CFA
...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種淀粉基光響應大氣集水材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：將淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、N
′
，N
′?
亞甲基雙丙烯酰胺分散在羧基化碳納米管懸浮液中，在常溫下磁力攪拌使其充分分散，通入氮氣去除溶解氧，加熱的條件下淀粉完全糊化后加入過硫酸銨進行反應，得到CFA水凝膠；CFA水凝膠在去離子水中浸泡，將其凍干后浸入LiCl溶液，烘干得到羧基碳納米管誘導淀粉基光響應大氣集水材料。2.根據權利要求1所述的淀粉基光響應大氣集水材料的制備方法，其特征在于，淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺的質量比為1：0.5
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1：1。3.根據權利要求1所述的淀粉基光響應大氣集水材料的制備方法，其特征在于，N
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，N
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亞甲基雙丙烯酰胺的加入量為丙烯酸和丙烯酰胺單體質量的0.6%，過硫酸銨的加入量為丙烯酸和...

【專利技術屬性】
技術研發人員：裴向軍，周立宏，張宏麗，茹旭，杜杰，張衛彪，杜鵬，辜鑫莉，
申請(專利權)人：中國國家鐵路集團有限公司中國鐵路經濟規劃研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：