[发明专利]一种复合气凝胶吸湿材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于吸湿材料技术领域，尤其涉及一种复合气凝胶吸湿材料及其制备方法和应用；该复合气凝胶吸湿材料包括生物质纳米纤维素、吸收剂和亲水改性的吸热碳材料。实施例结果表明，本发明提供的复合气凝胶吸湿材料在低湿条件下，仍能达到良好的吸湿效果，并且在室温条件下通过太阳光照即可实现再生。

技术领域

本发明属于吸湿材料技术领域，尤其涉及一种复合气凝胶吸湿材料及其制备方法和应用。

背景技术

吸湿材料不仅可以去除环境中多余的水分降低环境湿度，而且还可以吸收干燥环境中的痕量水从而使水分固定下来，在沙漠、戈壁等取水领域有着重要的应用，因此引起了各国科学家的广泛关注。吸湿材料主要是利用固体干燥剂表面的蒸气压与大气环境的蒸气压之间的差值作为吸湿动力，再利用外界的能源(太阳能、地热能、各类废热余热)将吸附材料中的水解吸再生。因此一个性能优良的吸湿材料不仅要具有高的吸水率，快速的吸附速率，还应该具有较低的再生能耗。

目前研究较多的是将多孔性材料与吸湿剂复合，改善其吸湿能力和液解现象及再生性。例如中国专利200810072157.X公开将大麻杆芯粉与吸湿剂结合制备干燥剂，该材料具有很好的干燥和除湿作用，但是以此制得的干燥剂吸附量有限，吸水率低；再如中国专利20171027846.7公开将淀粉与烧碱组合可以制备生物干燥剂，但是该材料在吸湿过程中结构容易坍塌，不仅难以有效发挥吸湿性能，并且再生性差；还如，虽然现有技术还存在纳米纤维素和吸湿剂复合材料，但是再生成本高，需要在高温下进行烘干等特定条件下才可实现循环利用，并且回收率低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合气凝胶吸湿材料及其制备方法，本发明提供的复合气凝胶吸湿材料能够对环境高效吸水，尤其在环境湿度低的情况下仍然具有非常高的吸水率；并且结构稳定，在室温阳光照射下即可实现复合材料的连续再生和循环利用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种复合气凝胶吸湿材料，包括生物质纳米纤维素、吸收剂和亲水改性的吸热碳材料；所述亲水改性的吸热碳材料在水中的浸润角

优选的，所述吸收剂为含碱金属和/或碱土金属的物质；

所述生物质纳米纤维素的直径为3～100nm，长径比＞500；

所述吸热碳材料为石墨烯、碳纳米管和碳纤维中的一种或多种。

优选的，所述复合气凝胶吸湿材料中生物质纳米纤维素相互缠绕形成三维网络结构；所述吸收剂分散在生物质纤维素形成的三维网络结构中；所述改性吸热碳材料覆盖在生物质纳米纤维素形成的三维网络结构表面或者所述改性吸热碳材料分散在生物质纳米纤维素形成的三维网络结构中。

优选的，所述生物质纳米纤维素、吸收剂和亲水改性的吸热碳材料的质量比为1:0.1～5:0.1～5。

本发明还提供了上述技术方案所述的复合气凝胶吸湿材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将吸热碳材料进行表面亲水改性；将经过亲水改性的吸热碳材料和水混合进行超声分散，得到吸热碳材料分散液；

(2)将吸收剂与生物质纳米纤维素的悬浮液混合，得到吸收剂-纳米纤维素混合液；

(3)将所述吸热碳材料分散液加入到所述吸收剂-纳米纤维素混合液中，进行复合，得到复合凝胶；

(4)将所述复合凝胶在80～150℃条件下干燥4～10h，得到复合气凝胶吸湿材料；

所述步骤(1)和步骤(2)没有时间先后顺序。

优选的，所述步骤(3)中复合的方式为静置分层或者搅拌混合；