本發(fā)明涉及大氣集水領(lǐng)域，具體而言，涉及一種海藻酸鈣表面負載納米缺陷mof-801的氣凝膠材料及其制備方法、應用。

背景技術(shù)：

1、目前，全球正在遭受水資源短缺的影響，且隨著人口的不斷增加以及水污染問題的日益加劇，水資源短缺的困境預計進一步惡化。大氣集水技術(shù)作為一項可持續(xù)發(fā)展的綠色技術(shù)，為緩解全球水資源短缺的壓力提供了一種有前景的可持續(xù)方案。由于基于吸附的吸附式大氣集水（sawh）技術(shù)主要是由水存儲再通過太陽能進行解吸出來進行收集的，因此廣大研究者致力于尋找智能高效的吸附材料。

2、在眾多材料中，具有出色的孔隙率、高比表面積、在工作壓力范圍內(nèi)暴露于水蒸氣下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以及適中的再生溫度的金屬有機框架（mofs）為從空氣中收集水提供了可行的解決方案。在各種mofs中，具有成本效益和水穩(wěn)定性的mof-801已成功用于從低濕度中收集水。但是低工作容量不可避免導致高能耗和低產(chǎn)水率。因此有必要對mofs進行一些適當?shù)男揎?，以顯著提高其吸水效率和水穩(wěn)定性。mofs框架中的結(jié)構(gòu)缺陷對其特性有顯著影響，因此可以通過調(diào)整mof-801的缺陷結(jié)構(gòu)提高其吸附集水能力。吸濕性多孔聚合物（hpps）已經(jīng)被開發(fā)和報道，例如凝膠、凝膠衍生物和海綿/泡沫的改性。得益于其多功能的吸附機理和獨特的結(jié)構(gòu)特性，與粉末狀吸附劑相比，hpps具有高吸水容量和快速吸附動力學等優(yōu)點?？梢允沟胔pps在不犧牲粉末狀材料性能的前提下，在實際大氣集水中發(fā)揮出理想的awh性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明公開了一種海藻酸鈣表面負載納米缺陷mof-801的氣凝膠材料的制備方法及其應用，目的在于通過以納米缺陷mof-801負載在海藻酸鈣結(jié)構(gòu)表面為吸水基底和ppy為光熱轉(zhuǎn)換材料制備具有優(yōu)異的吸水性能和高光熱轉(zhuǎn)換效率的大氣集水氣凝膠材料。該光氣凝膠材料具有出色的吸水性能和快速的解吸速率，并且在實際應用中可以收集到符合who飲用水水質(zhì)標準的清潔水。

2、本發(fā)明為實現(xiàn)以上目的采用了如下方案：

3、一種海藻酸鈣表面負載納米缺陷mof-801的氣凝膠材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

4、s1.將八水氧氯化鋯加入到甲酸、去離子水的混合溶液中形成均相溶液，緊接著將富馬酸加入上述均相溶液，室溫反應一段時間后，將得到的產(chǎn)物依次通過離心、洗滌和干燥后，得到mof-801-g；

5、s2.將吡咯單體加入到去離子水中攪拌一段時間后形成均相溶液，緊接著將六水氯化鐵溶液逐滴加入到上述均相溶液后繼續(xù)攪拌一段時間，將得到的產(chǎn)物反復抽濾洗滌至濾液無色，干燥后得到聚吡咯（ppy）粉末；

6、s3.將ppy和mof-801-g粉末加入到去離子水中形成懸浮液，向均勻分散的懸浮液中加入海藻酸鈉，在預設(shè)溫度下攪拌均勻；

7、s4.冷卻至室溫后，將上述溶液倒入模具進行冷凍干燥一段時間后，得到ppy/mof-801-g/sa（pms）氣凝膠；

8、s5.將pms氣凝膠浸入氯化鈣溶液中進行交聯(lián)，交聯(lián)一段時間后進行冷凍干燥，得到ppy/mof-801-g/ca（pmc）氣凝膠。

9、優(yōu)選地，步驟s1中，八水氧氯化鋯、甲酸、去離子水和富馬酸的質(zhì)量比3.50：80：20：1.75，室溫反應時間為48h，干燥條件是在70℃下干燥12h。

10、優(yōu)選地，步驟s2中，吡咯單體溶液和六水氯化鐵溶液的濃度分別為3.6wt%和14.06wt%，吡咯單體加入到去離子水中的攪拌時間為30-40min，加入六水氯化鐵溶液后繼續(xù)攪拌的時間為24h，干燥條件是在60℃下干燥24h。

11、優(yōu)選地，步驟s3中，ppy、mof-801-g、海藻酸鈉和去離子水的質(zhì)量比為0.5：0.25～2：1：98.25～96.5，預設(shè)溫度為65℃。

12、優(yōu)選地，步驟s4中，冷凍干燥的時間為24h。

13、優(yōu)選地，步驟s5中，氯化鈣的濃度為2wt%，交聯(lián)時間為12h，冷凍干燥的時間為24h。

14、本發(fā)明還提供了一種海藻酸鈣表面負載納米缺陷mof-801的氣凝膠材料，該氣凝膠材料是基于如上述所述的制備方法制備得到。

15、本發(fā)明另提供一種如上述所述的氣凝膠材料在大氣集水領(lǐng)域的應用。

16、通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明可以取得以下技術(shù)效果：

17、（1）本發(fā)明通過將粉末狀吸濕劑嵌入氣凝膠基的骨架中，可以使得hpps在不犧牲粉末狀材料性能的前提下，在實際大氣集水中發(fā)揮出理想的awh性能。

18、（2）本發(fā)明的海藻酸鈣負載納米缺陷mof-801的pmc氣凝膠具有優(yōu)異的孔隙結(jié)構(gòu)和力學性能，結(jié)合ppy材料較寬的光吸收范圍，進而使其具有較高的光熱轉(zhuǎn)換效率。

19、（3）本發(fā)明的海藻酸鈣負載納米缺陷mof-801的pmc氣凝膠展現(xiàn)出優(yōu)異的吸水性能和快速解吸速率，此外，該pmc氣凝膠在實際應用中可以收集到符合who飲用水水質(zhì)標準的清潔水。

技術(shù)特征：

1.一種海藻酸鈣表面負載納米缺陷mof-801的氣凝膠材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海藻酸鈣表面負載納米缺陷mof-801的氣凝膠材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，八水氧氯化鋯、甲酸、去離子水和富馬酸的質(zhì)量比3.50：80：20：1.75，室溫反應時間為48h，干燥條件是在70℃下干燥12h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海藻酸鈣表面負載納米缺陷mof-801的氣凝膠材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中，吡咯單體溶液和六水氯化鐵溶液的濃度分別為3.6wt%和14.06wt%，吡咯單體加入到去離子水中的攪拌時間為30-40min，加入六水氯化鐵溶液后繼續(xù)攪拌的時間為24h，干燥條件是在60℃下干燥24h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海藻酸鈣表面負載納米缺陷mof-801的氣凝膠材料的制備方法，其特征在于，步驟s3中，ppy、mof-801-g、海藻酸鈉和去離子水的質(zhì)量比為0.5：0.25～2：1：98.25～96.5，預設(shè)溫度為65℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海藻酸鈣表面負載納米缺陷mof-801的氣凝膠材料的制備方法，其特征在于，步驟s4中，冷凍干燥的時間為24h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海藻酸鈣表面負載納米缺陷mof-801的氣凝膠材料的制備方法，其特征在于，步驟s5中，氯化鈣的濃度為2wt%，交聯(lián)時間為12h，冷凍干燥的時間為24h。

7.一種基于如權(quán)利要求1-6任意一項所述的制備方法制備得到的氣凝膠材料。

8.一種如權(quán)利要求7所述的氣凝膠材料在大氣集水領(lǐng)域的應用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種海藻酸鈣表面負載納米缺陷MOF?801的氣凝膠材料及其制備方法、應用。所述氣凝膠的制備方法包括：將八水氧氯化鋯加入到甲酸/水的混合溶液中形成均相溶液，緊接著將富馬酸加入上述均相溶液，室溫反應一段時間后，將得到的產(chǎn)物離心，水和乙醇洗滌，干燥后得到MOF?801?G；將MOF?801?G、光熱材料聚吡咯（PPy）、海藻酸鈉和水攪拌混合得到均勻分散的溶液，將均勻溶液倒入到不同的模具當中，冷凍干燥后得到PPy/MOF?801?G/SA（PMS）氣凝膠，接著PMS氣凝膠浸入CaCl<subgt;2</subgt;溶液中進行交聯(lián)，冷凍干燥后得到PPy/MOF?801?G/CA（PMC）氣凝膠。本發(fā)明的大氣集水氣凝膠材料具有優(yōu)異的吸水性能和光熱轉(zhuǎn)換效率，并且在實際應用中可以收集到符合世界衛(wèi)生組織（WHO）飲用水水質(zhì)標準的清潔水。

技術(shù)研發(fā)人員：付明來,劉才華,苑寶玲,徐壘,陳晨
受保護的技術(shù)使用者：華僑大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17