[发明专利]一种用于储存臭氧的黏土基复合材料

说明书

本发明公开了一种用于储存臭氧的黏土基复合材料，由质量比为1：15～20的聚丙烯酰胺和蒙脱石产生交联作用，形成坚固的三维立体孔道结构的黏土基复合材料。本发明通过机械搅拌令聚丙烯酰胺与蒙脱石产生交联作用，形成大量坚固的三维立体孔道结构，一方面蒙脱石孔道本身会对臭氧有吸附作用，另一方面聚丙烯酰胺附着于蒙脱石片层结构之中，增强了结构的稳定性，大量的稳固孔道实现了对臭氧的有效储存，使所制备的黏土基复合材料具备高效储存、及时释放、性能稳定、生产成本低的优点。

技术领域

本发明属于气体储存材料技术领域，具体涉及一种用于储存臭氧的黏土基复合材料。

背景技术

臭氧具有治疗范围广、见效快、无副作用、不产生耐药性的优点，但在现有储存材料的应用中，还存在储存能力差、效率低、不稳定以及释放不及时等问题。在臭氧的储存吸附方面，暂时无法有效兼顾高效储存与及时释放，需探索发明一种新型复合材料用于稳定储存臭氧。

为了解决现有储存材料负载量少且极不稳定的缺陷并优化其对臭氧的稳定存储效果，现有技术中主要探索了臭氧固载机理、臭氧存储杀菌及外在条件对各负载材料性能的影响，朱磊利用Criegee三步机理选择合适的臭氧载体和制备反应条件，使得臭氧和载体之间的结合强度适当，进而储存臭氧并控制臭氧化合物中臭氧的释放速度，制得用于储存臭氧的油剂(臭氧的固载机理及医用价值研究[D].武汉理工大学,2015.)，但储存臭氧后稳定性欠佳，释放效率也不易把控，对于伤口处涂抹油剂的清洁问题也没有很好的解决。许伟坚通过控制温度、pH以及通气量对于臭氧水凝胶浓度的影响，对比分析聚丙烯酰胺、明胶、琼脂、壳聚糖等材料形成水凝胶的絮凝情况及臭氧缓释性能，优化对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用(臭氧缓释水溶胶的制备及条件研究[D].北京化工大学,2017.)，但单纯的凝胶还是有臭氧储存率低，缓释时间太长，会容易对机体造成一个臭氧微毒性的伤害的问题。

发明内容

针对现有臭氧储存材料储存效率低、缓释性能差的问题，本发明的目的是在于提供了一种用于储存臭氧的黏土基复合材料，通过机械搅拌令聚丙烯酰胺与蒙脱石产生交联作用，形成大量坚固的三维立体孔道结构，一方面蒙脱石孔道本身会对臭氧有吸附作用，另一方面聚丙烯酰胺附着于蒙脱石片层结构之中，增强了结构的稳定性，大量的稳固孔道实现了对臭氧的有效储存，使所制备的黏土基复合材料具备高效储存、及时释放、性能稳定、生产成本低的优点。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于储存臭氧的黏土基复合材料，由质量比为1：15～20的聚丙烯酰胺和蒙脱石产生交联作用，形成坚固的三维立体孔道结构的黏土基复合材料。

优选的，所述聚丙烯酰胺和蒙脱石的质量比为1：18。在本发明优选的质量比下所制得的黏土基复合材料，经测量其比表面积为16.663m²/g，孔容积为0.043cm³/g，复合材料的平均孔径为3.795nm，臭氧吸附量高达25.80μg/mL，较纯蒙脱石而言，储存量增至2.7倍；而较纯聚丙烯酰胺水凝胶而言，储存量增至1.7倍且效率提升，同时其缓释时间约5～10min，有效兼顾高效储存与及时释放。

发明人发现聚丙烯酰胺凝胶可形成网状结构，蒙脱石片层填充进去共同构成孔道结构，随着蒙脱石含量的增加，样品的表面张力会逐渐降低，吸附量增加，但是当增加量达到临界值时，如果蒙脱石含量继续增加，其对孔道的堵塞作用逐渐大于浓度增加带动的吸附量增加，吸附量存在下降趋势。

本发明的黏土基复合材料通过将聚丙烯酰胺与蒙脱石加入水中，再进行简单的机械搅拌混合均匀后静置即得。所述聚丙烯酰胺与蒙脱石均为市售常用材料。