[發明專利]一種太陽能驅動的玻璃纖維基復合MOF塊體吸濕劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211596156.1
• 申請日: 2022-12-13
• 公開（公告）號: CN116020423A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 方玉堂;羅帆;梁向暉;汪雙鳳;高學農;張正國
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;B01D53/26
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 江裕強

本發明公開了一種太陽能驅動的玻璃纖維基復合MOF塊體吸濕劑及其制備方法和應用。塊體吸濕劑由蜂窩玻璃纖維基配體、親水涂層和光熱轉換涂層以及復合MOF吸濕劑組成。所述制備方法為：將蜂窩玻璃纖維基胚體浸入到由親水涂層和光熱轉換涂層組成的混合液中，取出低溫烘干得功能化涂層胚體；再將其浸入到由有機二元羧酸鈉鹽和鋁鹽組成的反應液罐中，在密封及90～120℃溫度下原位合成反應8?24h，即得太陽能驅動的玻璃纖維基復合MOF塊體吸濕劑。該吸濕劑制備工藝簡單，且綠色環保，具有吸濕量大、太陽能低溫脫附以及性能穩定等特點，可實現全天候、特別是低濕度(干旱環境)下空氣生產飲用水。

技術領域

本發明屬于太陽能驅動的大氣集水技術領域，具體涉及一種太陽能驅動的玻璃纖維基復合MOF塊體吸濕劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著對淡水資源需求的增加，可持續和有效地利用大氣中的水已成為一個關鍵問題。大氣層水是一種可開發利用的綠色水源，仙人掌簇和納米比亞沙漠甲蟲迷人的集水性能證明了大氣集水技術的多功能性和可行性。因此，發展大氣集水技術有利于淡水資源的充分利用，特別在干旱地區可以減輕水的負擔。

吸附法大氣集水技術用的吸濕劑包括金屬有機框架(MOFs)、水凝膠和傳統硅膠、沸石等。與其他吸附劑相比，MOFs高的吸水量、陡峭的水蒸氣吸脫附曲線以及較低脫附溫度等特征，使得其引起廣泛關注。MOF的水吸附效率由三種吸附途徑決定：(i)毛細管冷凝；(ii)極性與有機連接物的物理吸附；(iii)無機金屬單元的化學吸附。為了使MOF盡可能捕獲更多的大氣水，在MOF的多孔結構中引入吸濕性鹽已被報道為一種成功的策略。然而，含鹽的MOFs存在鹽泄漏和腐蝕等問題。考慮到這些缺點，研究人員著重于通過結構修飾方法來提高MOF的親水性，如官能團修飾、引入混合結構等。通過使用兩種具有不同工作濕度范圍的MOFs構建復合(雜化)MOF，其吸水等溫線得到了巧妙的調整。有趣的是，復合MOF的表面積和孔隙結構參數也會發生變化，因為同一金屬源的兩種MOF會競爭成核。如果形成具有更高的比表面積和孔隙體積的雜化MOF，兩種MOF的競爭成核關系可用于設計具有更高吸水活性的新一代MOF吸附劑。此外，粉末狀MOF吸濕劑在水環境中回收率很低，會導致了二次污染。