一种木材基吸湿气凝胶及其制备方法

专利2026-06-30  33


本发明涉及天然高分子材料领域,具体的说是一种木材基吸湿气凝胶及其制备方法。


背景技术:

1、水是地球生态系统不可缺少的组成部分,在自然界广泛存在,但是,过高的湿度严重影响环境的可持续性,危害人们的身心健康,加速有害昆虫、寄生虫和微生物的生长,引发金属的化学腐蚀,破坏建筑结构。

2、目前,从空气中捕获水蒸气的主要策略为:冷却冷凝、表面吸附和吸湿吸收,其中,冷却冷凝方法受到制冷过程中高能耗的影响;表面吸附剂具有较小的吸附速率和较小的容水量;吸湿吸收方法主要采用吸湿盐从空气中捕获水,例如中国专利cn113215828a提供了一种打孔石墨烯气凝胶吸湿纤维,具体的,将氧化石墨烯水溶液与过氧化氢水溶液中进行混合得到打孔氧化石墨烯;将打孔氧化石墨烯液晶注射至凝固浴中,得到打孔石墨烯水凝胶纤维;最终,将吸湿剂对打孔石墨烯水凝胶进行填充,得到吸湿纤维。该吸湿纤维中的吸湿盐会溶解在捕获的水中,造成其吸湿率显著下降,即吸湿持久性较低,且这种自溶效应会造成吸湿盐的流失。


技术实现思路

1、为了解决现有技术中吸湿盐容易流失且吸湿持久性较低的问题,本发明提供一种木材基吸湿气凝胶及其制备方法,采用该制备方法得到的吸湿气凝胶,有效的防止金属盐的流失,进而提高吸湿气凝胶的吸湿效率高及持久耐用性,同时,该吸湿气凝胶的制备成本较低。

2、为了实现上述目的,本发明采用的具体方案为:一种木材基吸湿气凝胶的制备方法,对载体依次进行预处理、浸渍和化学刻蚀得到多孔氧化石墨烯复合材料,多孔氧化石墨烯复合材料浸泡在金属盐稀释剂中,使金属盐负载在多孔氧化石墨烯复合材料内部,冷冻干燥得到吸湿气凝胶;所述载体为天然木材,天然木材经过预处理、浸渍和化学刻蚀后得到多孔氧化石墨烯复合材料,且多孔氧化石墨烯复合材料内部形成分布有羟基和羧基的吸附面,金属盐负载在吸附面上。

3、作为上述一种木材基吸湿气凝胶的制备方法的一种优化方案:包括以下步骤:

4、s1,将天然木材切片,并将木片浸泡在温度为110-160℃的漂白溶液中进行漂白,冷冻干燥得到白木;

5、s2,将白木浸泡在氧化石墨烯水溶液中进行浸渍,冷冻干燥得到氧化石墨烯复合材料;

6、s3,对s2得到的氧化石墨烯复合材料浸泡在刻蚀剂中进行化学刻蚀,得到多孔氧化石墨烯复合材料;

7、s4,将s3得到的多孔氧化石墨烯复合材料浸泡在金属盐稀释剂中,使金属盐负载在吸附面上,冷冻干燥得到吸湿气凝胶。

8、作为上述一种木材基吸湿气凝胶的制备方法的另一种优化方案:所述s1中,木片厚度为2-4mm。

9、作为上述一种木材基吸湿气凝胶的制备方法的另一种优化方案:所述s1中,漂白溶液为naclo2溶液或h2o2溶液。

10、作为上述一种木材基吸湿气凝胶的制备方法的另一种优化方案:所述s1中,得到的白木在避光条件下与高碘酸钠溶液进行反应。

11、作为上述一种木材基吸湿气凝胶的制备方法的另一种优化方案:所述s2中,氧化石墨烯水溶液的浓度为0.1-2mg/ml。

12、作为上述一种木材基吸湿气凝胶的制备方法的另一种优化方案:所述s3中,刻蚀剂为h2o2水溶液,且刻蚀剂温度为90-110℃、浓度为10%-30%。

13、作为上述一种木材基吸湿气凝胶的制备方法的另一种优化方案:所述金属盐稀释剂为licl溶液或cacl2溶液。

14、作为上述一种木材基吸湿气凝胶的制备方法的另一种优化方案:所述金属盐稀释剂的浓度为3wt%-7wt%。

15、一种木材基吸湿气凝胶,由上述制备方法得到。

16、与现有技术相比,本发明有如下有益效果:

17、1、一种木材基吸湿气凝胶及其制备方法,采用天然木材为载体,对天然木材进行预处理、浸渍以及刻蚀,将氧化石墨烯固定在天然木材内部,氧化石墨烯固定在天然木材内部能够防止木材结构坍塌,且氧化石墨烯与木材的木质纤维相结合使天然木材内部形成分布有丰富的羟基和羧基的吸附面,金属盐浸入到结构内部,金属盐与羟基和羧基之间产生强烈的相互作用,有效的防止金属盐的流失,增加了吸湿气凝胶的吸湿持久性以及吸湿效率,且使得吸湿气凝胶能够长期重复使用。

18、2、本发明中,采用的天然木材廉价且可再生,大大降低了原料成本。

19、3、本发明中,得到的白木在避光条件下与高碘酸钠进行反应,提高白木内羟基的分布量,进一步防止金属盐的流失。



技术特征:

1.一种木材基吸湿气凝胶的制备方法,对载体依次进行预处理、浸渍和化学刻蚀得到多孔氧化石墨烯复合材料,多孔氧化石墨烯复合材料浸泡在金属盐稀释剂中,使金属盐负载在多孔氧化石墨烯复合材料内部,冷冻干燥得到吸湿气凝胶;其特征在于:所述载体为天然木材,天然木材经过预处理、浸渍和化学刻蚀后得到多孔氧化石墨烯复合材料,且多孔氧化石墨烯复合材料内部形成分布有羟基和羧基的吸附面,金属盐负载在吸附面上。

2.如权利要求1所述的一种木材基吸湿气凝胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

3.如权利要求2所述的一种木材基吸湿气凝胶的制备方法,其特征在于:所述s1中,木片厚度为2-4mm。

4.如权利要求2所述的一种木材基吸湿气凝胶的制备方法,其特征在于:所述s1中,漂白溶液为naclo2溶液或h2o2溶液。

5.如权利要求2所述的一种木材基吸湿气凝胶的制备方法,其特征在于:所述s1中,得到的白木在避光条件下与高碘酸钠溶液进行反应。

6.如权利要求2所述的一种木材基吸湿气凝胶的制备方法,其特征在于:所述s2中,氧化石墨烯水溶液的浓度为0.1-2mg/ml。

7.如权利要求2所述的一种木材基吸湿气凝胶的制备方法,其特征在于:所述s3中,刻蚀剂为h2o2水溶液,且刻蚀剂温度为90-110℃、浓度为10%-30%。

8.如权利要求1所述的一种木材基吸湿气凝胶的制备方法,其特征在于:所述金属盐稀释剂为licl溶液或cacl2溶液。

9.如权利要求1所述的一种木材基吸湿气凝胶的制备方法,其特征在于:所述金属盐稀释剂的浓度为3wt%-7wt%。

10.一种木材基吸湿气凝胶,其特征在于:由权利要求1-9任意一项权利要求所述的制备方法得到。


技术总结
一种木材基吸湿气凝胶及其制备方法,对载体依次进行预处理、浸渍和化学刻蚀得到多孔氧化石墨烯复合材料,多孔氧化石墨烯复合材料浸泡在金属盐稀释剂中,使金属盐负载在多孔氧化石墨烯复合材料内部,冷冻干燥得到吸湿气凝胶;所述载体为天然木材,天然木材经过预处理、浸渍和化学刻蚀后得到多孔氧化石墨烯复合材料,且多孔氧化石墨烯复合材料内部形成分布有羟基和羧基的吸附面,金属盐负载在吸附面上,本发明,有效的防止金属盐的流失,进而提高吸湿气凝胶的吸湿效率高及持久耐用性。

技术研发人员:闫贵花,孔琪,秦瑞辰,张佳佳,宋雪,刘永德
受保护的技术使用者:河南工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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