一种MoS2复合气凝胶微珠吸湿材料及其制备方法与应用

本发明属于吸水凝胶，具体涉及一种mos2复合气凝胶微珠吸湿材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、地球大气层拥有巨大且可再生的水资源，其中98％的大气水处于气体状态(蒸汽)，其余的水处于冷凝状态(云和雾)，大气集水(awh)主要通过三种方式实现：雾收集、露水收集和基于吸附剂的awh。收集雾气通过使用垂直网捕捉小水滴，是节能和低成本的，但需要永久性的高相对湿度，因此往往限于山区或沿海地区。露水收集可以在较低的相对湿度和/或温度下运作，但在这种情况下制冷需要大量的电能消耗，使空气冷却到露点以下。因此，现有的露水系统仅限于高相对湿度和温度区域，而基于吸附剂的awh具有广泛的操作范围，吸附材料通常对水有很强的亲和力，因此可以在干燥和潮湿的环境中吸附水蒸气，此外，水的释放过程可以利用可再生能源，如太阳能提供动力，awh能够达成与光热转换技术的良好结合，特别是缺水的干旱、半干旱地区往往拥有丰富的太阳辐射，因此，通过利用光热转换技术获取太阳能，进行能源的高效转化，并与awh进行结合发展，进而缓解干旱、半干旱地区淡水短缺问题，具有良好的应用前景，然而，尽管材料进步，吸附材料吸附效率低、吸附容量小、解吸所需的大量能量等这些问题都限制了基于吸附剂的awh技术的应用。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种mos2复合气凝胶微珠吸湿材料的制备方法，其中，所制得的mos2复合气凝胶微珠吸湿材料具有吸附效率高、吸附容量大、解吸所需能量少的优点。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种mos2复合气凝胶微珠吸湿材料的制备方法，包括如下步骤：

3、步骤1：将甘油和乙酰丙酮钼溶解在异丙醇/水溶液(异丙醇的水溶液)中，混合均匀得到透明溶液，将透明溶液进行水热反应，反应完成后冷却，并采用乙醇洗涤，洗涤后干燥得到mog粉末；

4、步骤2：将步骤1获得的mog粉末和硫脲溶解在乙醇/水溶液(乙醇的水溶液)中，混合均匀得到棕色溶液，将棕色溶液进行水热反应，反应完成后冷却，并采用乙醇洗涤，洗涤后干燥得到mos2粉末；

5、步骤3：将步骤2获得的mos2粉末溶解于乙酸/水溶液(乙酸的水溶液)中，混匀后加入壳聚糖粉末，加热并混匀后将溶液冷却至室温，滴入液氮中形成微珠，将微珠冻干后浸入氢氧化钠/乙醇(氢氧化钠溶于乙醇中形成的溶液)的溶液中固化，将固化后的微珠浸泡在氯化钙溶液中，然后干燥即得到mos2复合气凝胶微珠吸湿材料。

6、上述技术方案中所述步骤1中甘油与乙酰丙酮钼的体积质量比为0.05-0.2ml/mg,所述异丙醇/水溶液(异丙醇的水溶液)中异丙醇与水的体积比为3:1，且所述甘油与异丙醇/水溶液的体积比为0.2-1:1。

7、上述技术方案中所述步骤2中mog粉末与硫脲的质量比为0.2-2:1，所述乙醇/水溶液中乙醇与水体积比为3:1，所述mog粉末与乙醇/水溶液的质量体积比为0.2-2g/l。

8、上述技术方案中所述步骤3中壳聚糖与mos2粉末的质量比为2-20:1，乙酸/水溶液的浓度为5w/w％，其用量与壳聚糖用量的体积质量比为10-50ml/g,氯化钙溶液浓度为8wt％，其用量与乙酸/水溶液用量的体积比为1-4:1。

9、上述技术方案中所述步骤1和步骤2中水热反应均是在不锈钢高压釜中进行，且反应温度均为150-220℃，反应时间为1-10h。

10、上述技术方案中所述步骤3中加热温度为50-100℃，所述氢氧化钠/乙醇溶液的浓度为2mo l/l。

11、上述技术方案中所述步骤1和步骤2中干燥过程均是采用真空干燥，所述步骤3中干燥过程是采用冷冻干燥。

12、上述技术方案中所述步骤1、步骤2和步骤3中混匀过程中在搅拌的同时还进行超声分散。

13、本发明的目的之二在于提供一种具有吸附效率高、吸附容量大、解吸所需能量少等优点的mos2复合气凝胶微珠吸湿材料。

14、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种mos2复合气凝胶微珠吸湿材料，采用如上所述的方法所制得。

15、本发明的目的之三还提供了一种如上所述的mos2复合气凝胶微珠吸湿材料在空气取水、吸湿灌溉或光热转换中的应用。

16、本发明具有如下优点和积极效果：

17、本发明以乙酰丙酮钼作为钼源，硫脲为硫源，通过溶剂热法制备mos2纳米花，将其复合氯化钙这一吸湿性盐制备吸湿凝胶，其制备方法简单，成本较低，性能较好；本发明将复合气凝胶制备成空心多孔的珠状结构，能够在气凝胶结构基础上提供更多吸湿盐与空气中游离水分子的接触位点，以及蒸发面积，从而提高大气集水速率；本发明以mos2(二硫化钼)辅助壳聚糖搭建基于吸附剂的awh，即空气取水器，其中壳聚糖材料原料来源广泛，成本低廉，属于环境友好的环保材料；本发明制备得到的基于二硫化钼复合气凝胶微珠吸湿材料可应用于大气集水；通过与太阳能相结合，为生产清洁水，为缓解水资源短缺提供了一条可持续发展的绿色策略；本发明所提供的mos2复合气凝胶微珠吸湿材料在1sun光强下，二硫化钼复合气凝胶微珠吸湿材料在30分钟后表面温度达到最高温度41.6℃，在1sun光强下，水蒸发速率为2.25kg m-2h-1，在60％rh下，吸湿能力为0.70g g-1min-1。

18、其机理是：可利用氯化钙吸收大气中的水分(相当于吸收水分)，而在太阳光下，由于二硫化钼具有光热转换性能，所以可以升高吸湿材料表面温度，并释放其吸收的水分(解析所吸收的水分)，在解析过程中可通过冷凝，收集淡水。

技术特征：

1.一种mos2复合气凝胶微珠吸湿材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的mos2复合气凝胶微珠吸湿材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中甘油与乙酰丙酮钼的体积质量比为0.05-0.2ml/mg,所述异丙醇/水溶液中异丙醇与水的体积比为3:1，且所述甘油与异丙醇/水溶液的体积比为0.2-1：1。

3.根据权利要求1所述的mos2复合气凝胶微珠吸湿材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中mog粉末与硫脲的质量比为0.2-2:1，所述乙醇/水溶液中乙醇与水体积比为3:1，所述mog粉末与乙醇/水溶液的质量体积比为0.2-2g/l。

4.根据权利要求1所述的mos2复合气凝胶微珠吸湿材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中壳聚糖与mos2粉末的质量比为2-20:1，乙酸/水溶液的浓度为5w/w％，其用量与壳聚糖用量的体积质量比为10-50ml/g,氯化钙溶液浓度为8wt％，其用量与乙酸/水溶液用量的体积比为1-4：1。

5.根据权利要求1所述的mos2复合气凝胶微珠吸湿材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1和步骤2中水热反应均是在不锈钢高压釜中进行，且反应温度均为150-220℃，反应时间为1-10h。

6.根据权利要求1所述的mos2复合气凝胶微珠吸湿材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中加热温度为50-100℃，所述氢氧化钠/乙醇溶液的浓度为2mol/l。

7.根据权利要求1所述的mos2复合气凝胶微珠吸湿材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1和步骤2中干燥过程均是采用真空干燥，所述步骤3中干燥过程是采用冷冻干燥。

8.根据权利要求1所述的mos2复合气凝胶微珠吸湿材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1、步骤2和步骤3中混匀过程中在搅拌的同时还进行超声分散。

9.一种mos2复合气凝胶微珠吸湿材料，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的方法所制得。

10.一种如权利要求9所述的mos2复合气凝胶微珠吸湿材料在空气取水、吸湿灌溉或光热转换中的应用。

技术总结
本发明公开了一种MoS<subgt;2</subgt;复合气凝胶微珠吸湿材料及其制备方法与应用，其制备方法是：步骤1：将甘油和乙酰丙酮钼溶解在异丙醇/水溶液中，混匀得到透明溶液，将透明溶液进行水热反应，反应后冷却，采用乙醇洗涤，干燥得到MoG粉末；步骤2：将MoG粉末和硫脲溶解在乙醇/水溶液中，混匀得到棕色溶液，将棕色溶液进行水热反应，反应后冷却，采用乙醇洗涤，干燥得到MoS<subgt;2</subgt;粉末；步骤3：将MoS<subgt;2</subgt;粉末溶解于乙酸/水溶液中，混匀后加入壳聚糖粉末，加热并混匀后将溶液冷却，滴入液氮中形成微珠，将微珠冻干后浸入氢氧化钠/乙醇的溶液中固化，然后浸泡在氯化钙溶液中，干燥即得到MoS<subgt;2</subgt;复合气凝胶微珠吸湿材料，其制备方法简单，成本较低，吸湿性能好。

技术研发人员：王贤保,翟姗,林俍佑,钱静雯,王建颖,余黎,梅涛,李金华
受保护的技术使用者：湖北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29