[發明專利]一種用于儲存臭氧的黏土基復合材料

有效

• 申請號: 201911349623.9
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111013552B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 張毅;馬沛瑩;劉賽男;楊華明
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;B01D53/02;C01B13/10
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 伍志祥

本發明公開了一種用于儲存臭氧的黏土基復合材料，由質量比為1：15～20的聚丙烯酰胺和蒙脫石產生交聯作用，形成堅固的三維立體孔道結構的黏土基復合材料。本發明通過機械攪拌令聚丙烯酰胺與蒙脫石產生交聯作用，形成大量堅固的三維立體孔道結構，一方面蒙脫石孔道本身會對臭氧有吸附作用，另一方面聚丙烯酰胺附著于蒙脫石片層結構之中，增強了結構的穩定性，大量的穩固孔道實現了對臭氧的有效儲存，使所制備的黏土基復合材料具備高效儲存、及時釋放、性能穩定、生產成本低的優點。

技術領域

本發明屬于氣體儲存材料技術領域，具體涉及一種用于儲存臭氧的黏土基復合材料。

背景技術

臭氧具有治療范圍廣、見效快、無副作用、不產生耐藥性的優點，但在現有儲存材料的應用中，還存在儲存能力差、效率低、不穩定以及釋放不及時等問題。在臭氧的儲存吸附方面，暫時無法有效兼顧高效儲存與及時釋放，需探索發明一種新型復合材料用于穩定儲存臭氧。

為了解決現有儲存材料負載量少且極不穩定的缺陷并優化其對臭氧的穩定存儲效果，現有技術中主要探索了臭氧固載機理、臭氧存儲殺菌及外在條件對各負載材料性能的影響，朱磊利用Criegee三步機理選擇合適的臭氧載體和制備反應條件，使得臭氧和載體之間的結合強度適當，進而儲存臭氧并控制臭氧化合物中臭氧的釋放速度，制得用于儲存臭氧的油劑(臭氧的固載機理及醫用價值研究[D].武漢理工大學,2015.)，但儲存臭氧后穩定性欠佳，釋放效率也不易把控，對于傷口處涂抹油劑的清潔問題也沒有很好的解決。許偉堅通過控制溫度、pH以及通氣量對于臭氧水凝膠濃度的影響，對比分析聚丙烯酰胺、明膠、瓊脂、殼聚糖等材料形成水凝膠的絮凝情況及臭氧緩釋性能，優化對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制作用(臭氧緩釋水溶膠的制備及條件研究[D].北京化工大學,2017.)，但單純的凝膠還是有臭氧儲存率低，緩釋時間太長，會容易對機體造成一個臭氧微毒性的傷害的問題。

發明內容

針對現有臭氧儲存材料儲存效率低、緩釋性能差的問題，本發明的目的是在于提供了一種用于儲存臭氧的黏土基復合材料，通過機械攪拌令聚丙烯酰胺與蒙脫石產生交聯作用，形成大量堅固的三維立體孔道結構，一方面蒙脫石孔道本身會對臭氧有吸附作用，另一方面聚丙烯酰胺附著于蒙脫石片層結構之中，增強了結構的穩定性，大量的穩固孔道實現了對臭氧的有效儲存，使所制備的黏土基復合材料具備高效儲存、及時釋放、性能穩定、生產成本低的優點。

為了實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于儲存臭氧的黏土基復合材料，由質量比為1：15～20的聚丙烯酰胺和蒙脫石產生交聯作用，形成堅固的三維立體孔道結構的黏土基復合材料。

優選的，所述聚丙烯酰胺和蒙脫石的質量比為1：18。在本發明優選的質量比下所制得的黏土基復合材料，經測量其比表面積為16.663m²/g，孔容積為0.043cm³/g，復合材料的平均孔徑為3.795nm，臭氧吸附量高達25.80μg/mL，較純蒙脫石而言，儲存量增至2.7倍；而較純聚丙烯酰胺水凝膠而言，儲存量增至1.7倍且效率提升，同時其緩釋時間約5～10min，有效兼顧高效儲存與及時釋放。

發明人發現聚丙烯酰胺凝膠可形成網狀結構，蒙脫石片層填充進去共同構成孔道結構，隨著蒙脫石含量的增加，樣品的表面張力會逐漸降低，吸附量增加，但是當增加量達到臨界值時，如果蒙脫石含量繼續增加，其對孔道的堵塞作用逐漸大于濃度增加帶動的吸附量增加，吸附量存在下降趨勢。

本發明的黏土基復合材料通過將聚丙烯酰胺與蒙脫石加入水中，再進行簡單的機械攪拌混合均勻后靜置即得。所述聚丙烯酰胺與蒙脫石均為市售常用材料。