[发明专利]一种复合气凝胶、制备方法及其应用

说明书

本发明属于吸附材料领域，具体涉及一种复合气凝胶、制备方法及其应用。本发明公开了一种复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将3‑氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯在0～4℃下溶于有机醇得到醇凝胶，其中，所述有机醇的沸点为60～90℃；步骤2：向所述醇凝胶中继续加入所述有机醇，静置得到老化醇凝胶；步骤3：将所述老化醇凝胶进行冷冻干燥，得到所述复合气凝胶。该制备方法解决了现有技术中吸附材料难以兼顾吸附和脱附，从而造成生产成本过高，不能循环利用的技术问题，由本方法制备的复合气凝胶在作为吸附材料应用时，对重金属离子有非常好的吸附效果且易于分离和脱附，可以循环利用从而有效降低使用成本。

技术领域

本发明属于吸附材料领域，具体涉及一种复合气凝胶、制备方法及其应用。

背景技术

近年来，科技和工业化的迅猛发展在促进经济发展的同时也对环境造成了很大破坏，其中，含有重金属的水体污染已经成为全球亟需解决的环境问题之一。这些废水若未经处理而直接排入环境，会对环境和人类造成巨大危害。通常，水体中的重金属离子可以通过吸附法处理，其中，在化学吸附的过程中吸附剂与被吸附物质间通过化学反应形成了牢固的吸附化学键和表面络合物，因而吸附选择性更强。而含有羟基、羧基、氨基、磺酸基等活性基团的吸附材料通常可以与重金属离子结合，达到去除废水中重金属离子的目的，目前常用的吸附剂为活性炭，其比表面积大、处理率高，在重金属废水的处理中应用较多。但活性炭吸附饱和后难脱附，使用成本高，限制了其在废水处理中的发展。而气凝胶作为具有纳米孔洞结构的新型材料，其气凝胶密度低、孔隙率高，通过改性可用作重金属吸附材料、油吸附材料以及油水过滤分离材料。因此提供一种能够同时兼顾高效吸附与脱附的改性气凝胶吸附材料，降低生产成本成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种复合气凝胶、制备方法及其应用，解决了现有技术中吸附材料难以兼顾吸附和脱附的问题，从而造成生产成本过高，不能循环利用的技术问题。

本发明提供了一种复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将3-氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯在0～4℃下溶于有机醇得到醇凝胶，其中，所述有机醇的沸点为60～90℃；

步骤2：向所述醇凝胶中继续加入所述有机醇，静置得到老化醇凝胶；

步骤3：将所述老化醇凝胶进行冷冻干燥，得到复合气凝胶。

优选的，步骤1中所述正硅酸乙酯、所述3-氨丙基三乙氧基硅烷和所述有机醇的摩尔比为1:(7.2～9.5):(21～25.6)。

更优选的，步骤1中所述正硅酸乙酯、所述3-氨丙基三乙氧基硅烷和所述有机醇的摩尔比为1:8:24或1:9:24或1:7:24。

优选的，步骤1与步骤2中的所述有机醇为乙醇和/或甲醇。

更优选的，步骤1与步骤2中的所述有机醇为乙醇。

更优选的，步骤1中将3-氨丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯在0℃下溶于有机醇得到醇凝胶。

优选的，步骤1还包括将所述3-氨丙基三乙氧基硅烷和所述正硅酸乙酯0～4℃下溶于所述有机醇后，在得到所述醇凝胶之前，加入去离子水。

优选的，所述正硅酸乙酯、所述3-氨丙基三乙氧基硅烷、所述有机醇和所述去离子水的摩尔比为1:(7.2～9.5):(21～25.6):(1.5～2)。

更优选的，所述正硅酸乙酯、所述3-氨丙基三乙氧基硅烷、所述有机醇和所述去离子水的摩尔比为1:7:24:1.75或1:8:24:1.75或1:9:24:1.75。

优选的，所述冷冻干燥的时间为24h～36h。

更优选的，所述冷冻干燥的时间为24h。