[發明專利]一種改性木質素基生物質凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 202210562850.5
• 申請日: 2022-05-23
• 公開（公告）號: CN114920979B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 林緒亮;王平;邱學青;秦延林;洪睿彤;陳理恒;張文禮;俎喜紅;林煜翔;劉迎春
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08L97/00;C08L1/28;C08K3/04;C08H7/00;C02F1/04;C02F1/14;C02F103/08
• 代理公司: 廣州艾維專利商標代理事務所(普通合伙) 44739
• 代理人: 黃強

本發明涉及一種改性木質素基生物質凝膠制備方法。本發明將木質素與KOH混合，研磨均勻，一鍋法煅燒得到木質素衍生碳；對木質素進行改性修飾得到改性木質素，將改性木質素與纖維素衍生物制成凝膠底層，并進一步往木質纖維素中摻雜木質素衍生炭形成具有雙層結構的木質素基全生物質水凝膠，經溶脹—冷凍干燥后獲得氣凝膠。本發明所制備的木質素基凝膠全部利用了木質纖維素及其衍生物，經濟環保；并具有優異的光熱性能，對太陽光具有98%的吸收率，在太陽光的照射下能迅速升溫到39℃；作為光熱界面蒸發材料，蒸發速率可高達1.84?kg/msupgt;2/supgt;·h，在海水淡化與廢水凈化領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及生物質材料技術領域，具體涉及一種改性木質素基生物質凝膠及其制備方法，更具體地，涉及一種用于太陽能界面蒸發的改性木質素基生物質凝膠及其制備方法。

背景技術

全球淡水資源是有限的，僅不到2.5%的水資源是可供人類的需要，其余97.5%的水都是海洋水等鹽水。同時，淡水資源分布不均勻、全球人口日益增長和嚴重的環境污染，使得淡水資源短缺的問題逐漸嚴峻，淡水資源短缺也被認為是人類未來將會面臨的生存危機。為了解決這一問題，研究人員一直致力于研究各種新型海水淡化的材料與技術，立足于成本低、能耗低、效率高。太陽能界面蒸發正是一種綜合利用太陽能和海水資源的低成本、高效海水淡化技術，能有效解決上述問題。基于低成本、低能耗的前提下，為了提高太陽能的能量轉換效率，發展出來各種光熱轉換材料（碳基材料、共軛聚合物、金屬等離子體等），和各種能有效降低水的蒸發含量的凝膠基底材料。

木質纖維素作為自然界中的第一大可再生生物質資源，具有極低的成本、三維結構和優異的力學性能，是一種經濟效益高和環境友好型的材料。因此，利用木質素纖維素等生物質材料制備凝膠蒸發器是一種可行性極高的戰略方向。另外，生物質炭在各種光熱轉換材料中具備獨特的優勢，其一生物質炭源自生物質材料，成本低廉且具備生物質固有的三維結構，三維立體內部結構能有效促進光熱效應；其二生物質炭具有可調控性，能進一步通過活化造孔進行調控，增加對太陽光的吸收能力。故而光熱轉換材料、基底材料完全取材于木質纖維素的生物質凝膠具有優異的應用前景。但前人研究中的生物質凝膠普遍存在著蒸發速率低、光熱效應差、添加其他聚合物大分子使得成本高等問題。

發明內容

?為了解決上述問題，本發明提供了一種用于太陽能界面蒸發的改性木質素基生物質凝膠及其制備方法，該方法以木質纖維素為原料制得，成本低廉；且利用活化木質素衍生碳提高生物質凝膠的蒸發速率；并活用“雙層結構”的獨特立體結構，增強光熱效應，降低熱損耗。因此，本發明的制備方法制得的生物質氣凝膠，蒸發速率和光熱效應都有較大提高，蒸發速率可高達1.84?kg/m²·h，凝膠表面在太陽能界面蒸發過程中能迅速升溫到39℃的高溫，且完全采用了木質纖維素的生物質，在海水淡化、廢水凈化等領域具有良好的應用前景。

為達到上述目的，本發明是通過如下手段得以實現的：

本發明第一方面提供了一種改性木質素基生物質凝膠的制備方法，依次包括如下步驟：

（1）將木質素與KOH混合，研磨均勻，煅燒制得木質素衍生碳；

（2）對木質素進行改性修飾得到改性木質素；

（3）將得到的改性木質素與纖維素在NaOH溶液中溶解，滴加環氧氯丙烷，得到溶液A；

（4）向溶液A中加入經步驟（1）制備獲得的木質素衍生碳，攪拌均勻獲得溶液B；

（5）將溶液A加熱形成凝膠底層，隨后將溶液B澆筑于所述凝膠底層上，加熱后形成具有雙層結構的木質素基生物質凝膠；

（6）將步驟（5）獲得的木質素基生物質凝膠置于水中溶脹后，進行冷凍干燥即得。