一种高效光热转化的全纤维素气凝胶及其制备方法与应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115055125A(43)申请公布日2022.09.16(21)申请号202210726654.7C08J9/28(2006.01)(22)申请日2022.06.24C02F103/08(2006.01)(71)申请人陕西科技大学地址710021陕西省西安市未央区大学园(72)发明人李永杨欣月陈昊宋浩杰杨进贾晓华邵丹王思哲(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200专利代理师钱宇婧(51)Int.Cl.B01J13/00(2006.01)C02F1/14(2006.01)F24S70/10(2018.01)C08J3/24(2006.01)C08J9/00(2006.01)权利要求书1页说明书13页附图3页(54)发明名称一种高效光热转化的全纤维素气凝胶及其制备方法与应用(57)摘要本发明公开了一种高效光热转化的全纤维素气凝胶及其制备方法与应用，该制备方法首先将纤维素提取、漂白和冷冻干燥得到实验所需纤维素，然后将棉纤维放入管式炉中进行煅烧，得到中空碳管，接下来将提取得到的纤维素溶解、冷冻，并与中空碳管混合并加入交联剂，最后将两者混合物冷冻干燥后得到一种高效光热转化的全纤维素气凝胶。该方法使用棉纤维，将棉纤维碳化后得到一种高光热转化效率的疏水中空微管，将其应用到光热处理水资源的领域中绿色、环保并且中空结构能够减少热量丧失，使得气凝胶能够迅速升温并且获得极高的光热效率。CN115055125ACN115055125A权利要求书1/1页1.一种高效光热转化的全纤维素气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将纤维素原料至于碱溶液中，提取出初级纤维素，将提取出的初级纤维素进行漂白和冷冻干燥后得到纤维素；步骤2，将棉纤维煅烧后获得中空碳管；步骤3，将纤维素加入到溶液中，获得纤维素溶液，所述溶液为碱与尿素的混合溶液；将中空碳管和纤维素溶液混合后加入交联剂，搅拌均匀后形成浆料；步骤4，将浆料冷冻干燥后，制得高效光热转化的全纤维素气凝胶。2.根据权利要求1所述的一种高效光热转化的全纤维素气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述纤维素原料为大麻、棉花、芭蕉茎叶、木材或甘蔗渣；所述纤维素在碱溶液中的浓度为0.001～1g/mL；所述碱溶液为NaOH或KOH中一种或多种的水溶液，碱溶液中碱的浓度为0.001～2.0g/mL。3.根据权利要求1所述的一种高效光热转化的全纤维素气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述提取温度为50～200℃，提取时间为1～20h。4.根据权利要求1所述的一种高效光热转化的全纤维素气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述漂白的溶液为乙酸、丙酸中一种或多种酸与亚氯酸钠的混合溶液；酸浓度为0.001～1mL/mL，亚氯酸钠浓度为0.001～1g/mL；漂白后的纤维素冷冻干燥时间为10～60h，冷冻干燥温度为‑50℃。5.根据权利要求1所述的一种高效光热转化的全纤维素气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤2中，煅烧温度为400‑1000℃，升温速率为1‑15℃/min，煅烧时间为15‑180min。6.根据权利要求1所述的一种高效光热转化的全纤维素气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤3中，纤维素溶液中纤维素浓度为0.001～1g/mL；溶液为KOH、NaOH一种或多种碱与尿素的混合溶液，溶液中碱浓度为0.001～1mL/mL，尿素的浓度为0.001～1g/mL；交联剂为环氧氯丙烷、戊二醛一种或多种的混合物，交联剂浓度为0.001～1mL/mL。7.根据权利要求1所述的一种高效光热转化的全纤维素气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤3中，中空碳管和纤维素的浓度比为1:1～1:1000。8.根据权利要求1所述的一种高效光热转化的全纤维素气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤4中，冷冻干燥时间与温度与上述保持一致。9.一种通过权利要求1‑8任意一项所述制备方法制得的高效光热转化的全纤维素气凝胶，其特征在于，所述气凝胶包括中空碳管和纤维素，所述中空碳管通过化学交联附着在纤维素骨架上。10.一种权利要求9所述高效光热转化的全纤维素气凝胶在海水淡化或污水处理中的应用。2CN115055125A说明书1/13页一种高效光热转化的全纤维素气凝胶及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明属于水处理材料技术领域，具体涉及一种高效光热转化的全纤维素气凝胶及其制备方法与应用。背景技术[0002]水是地球表面最重要的自然资源，也是人类生存必不可少的重要物质。随着人口的增长、城市化与工业化的迅速发展，随之而来的就是开垦绿植、全球气候变暖、水资源污染等问题。现如今解决水资源污染已成为人类发展的重要问题，水污染有许多来源如工业废水、生活废水、石油污染、医药废物、重金属污