【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及界面蒸发，尤其是指一种细菌纳米纤维素气凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
1、气凝胶(aerogel)，是一种轻质固态材料，它通过纳米胶体粒子相互聚集，构成纳米骨架和纳米多孔网络的结构，具有类似于海绵状的微孔结构，使其具有极大的比表面积和孔隙率，并且在孔隙中充满气态分散介质，具有高度多孔性、低密度和极强吸附性能，当前世界上最轻的固体材料之一。随着传统海水淡化逐渐无法为人类的经济带来最好解答，光热转换材料作为海水淡化的核心，其性能的优异具有不可取代的重要意义，因此，研究人员朝着生物质以及可再生能源的方向逐步迈进。
2、海水淡化是指通过各种手段实现海水中盐水分离的过程，目前国际商业化应用的主流海水淡化技术分为热法和膜法两种类型，其中热法主要为低温多效蒸发工艺和多级闪蒸工艺，膜法主要为反渗透工艺。光热转化材料作为太阳能海水淡化技术的核心部分，研究学者们进行了广泛研究，常用到的材料包括碳基材料(碳纳米管、石墨烯等)、金属纳米颗粒、共轭高聚物、半导体材料等。公开号为cn116607318a的中国专利公开了一种光热转换材料的制备方法与应用，尽管其在增强光热转换能力的同时对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有很好的抗菌效果，但制备过程的碱处理、氧化还原反应及所负载的颗粒极大增加了制作成本以及污染的可能性；又如公开号为cn118005489a的中国专利公开了一种基于超分子共晶的光热转换材料的制备方法，优化了材料的经济水平，降低了成本，但其制备过程环境的要求严苛，无法同时满足低碳高效、节能环保等对方要求。且现有技术中的气凝胶机械
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中光热转换材料蒸发速率低且机械性能不佳的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种细菌纳米纤维素气凝胶及其制备方法和应用。本专利技术的细菌纳米纤维素气凝胶以细菌纤维素作为前驱体，通过点状扩散交联方式构筑得到了氧化苏木精-铁络合物掺杂的细菌纳米纤维素气凝胶，赋予了气凝胶良好的蒸发性能；同时，通过加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)，提高了气凝胶的机械性能，便于工业化生产。具体而言，kh560能够与细菌纤维素形成交联结构，增强气凝胶的网络稳定性，从而提升其抗压强度和韧性，并且作为有机硅烷，分子中的柔性链段可以有效吸收外部应力，提高材料在受到冲击或拉伸时的变形能力，有效减少界面塌陷脆断风险，使得整体力学性能得到改善，而氧化苏木精的交联会形成致密且均匀的交联结构，使得气凝胶在受压时能够更好地分散和承受压力，也可以限制裂纹的发展和扩展，提高气凝胶的耐久性。硫酸亚铁主要和氧化苏木精发生交联，当硫酸亚铁与氧化苏木精混合时，二价铁离子可以与氧化苏木精中的羟基发生配位反应，在这个过程中，二价铁离子起到交联剂的作用，通过与不同分子链上的羟基配位形成稳定的复合结构，形成稳定的交联网络，交联结构增加了分子间的相互连接点，从而提高了材料整体的结构稳定性和抗拉伸强度，来显著提升材料的机械性能。几种材料在一起使用时，kh560提供了柔韧性，而氧化苏木精与硫酸亚铁提高了强度，细菌纤维素则增加了韧性，在kh560、氧化苏木精、硫酸亚铁和细菌纤维素的共同作用下，本专利技术的细菌纳米纤维素气凝胶不仅具有良好的蒸发性能，还具有较强的机械性能。
3、本专利技术的第一个目的是提供了一种细菌纳米纤维素气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、将细菌纤维素、氧化苏木精、硅烷偶联剂在水中混合反应得到自凝胶样品；
5、s2、将硫酸亚铁以点状扩散方式施加到所述自凝胶样品表面，冷冻干燥后得到所述细菌纳米纤维素气凝胶。
6、进一步地，步骤s1中的水选用去离子水。
7、进一步地，所述硅烷偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
8、进一步地，所述氧化苏木精的添加量为细菌纤维素干重的10％-100％，例如10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％，包括但不限于上述所列举的数值。优选地，所述数值选自50％、60％、70％、80％。
9、进一步地，所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的添加量为细菌纤维素干重的25％-75％，例如25％、50％、75％、100％，包括但不限于上述所列举的数值。
10、进一步地，所述硫酸亚铁的添加量为细菌纤维素干重的10％-200％，例如10％、25％、50％、60％、100％、150％、200％，包括但不限于上述所列举的数值。优选地，所述数值选自50％、60％、100％、150％。
11、进一步地，所述氧化苏木精与所述硫酸亚铁的质量比为(1-5)：(1-4)，例如5：1，2：1，1：1，1：2，1：3，1：4，包括但不限于上述所列举的比值。优选地，所述比值选自1：1、1：2、1：3。
12、进一步地，所述小孔网点渗透装置包括筒体以及位于筒体两端的端盖，所述筒体与所述端盖呈密封连接，所述筒体与所述端盖共同围设形成恰好容纳自凝胶样品的容置腔，所述筒体与所述端盖上均匀分布有若干圆形通孔；所述通孔的孔径为0.430-0.755mm。硫酸亚铁自通孔滴入，当硫酸亚铁与自凝胶表面发生接触反应，以每个孔径为中心，向四周扩散交叉交联，便于形成均匀的表面网络状交联形态，改善匀整度以及气凝胶成型密度。从孔径进行网点扩散的过程中，每一个孔径都会形成一个环状扩散区域向四周以及内部延伸，此时就会与其他孔径的扩散圈形成交汇。孔径过大使得交汇区太大，可能会引起密度的增大；而孔径过小会使得交汇区过小，而交汇区太小会造成气凝胶表面留白，光热转换的界面反应区域减小，效率有所下降。
13、进一步地，所述冷冻干燥的温度为-60℃至-40℃，所述冷冻干燥的时间为24-50小时。
14、进一步地，将硫酸亚铁以点状扩散方式施加到所述自凝胶样品表面后需静置20-40小时，使其充分反应。
15、进一步地，步骤s2中在冷冻干燥后还可以进行溶剂置换处理，向所述细菌纤维素气凝胶依次加入乙醇、叔丁醇进行溶剂置换处理，将硫酸亚铁所析出的黄色颗粒状尽可能除去，同时增加细菌纳米纤维素的表面张力。叔丁醇比乙醇表面张力更大，在溶剂置换过程中会使制备的气凝胶亲水性增强，而且乙醇和叔丁醇属于易挥发物质，无需后续处理。
16、本专利技术的第二个目的是提供了一种上述制备方法制得的细菌纳米纤维素气凝胶。
17、本专利技术的第三个目的是提供了一种上述细菌纳米纤维素气凝胶在制备界面蒸发器中的应用。
18、本专利技术的有益效果：
19、1、本专利技术以细菌纤维素作为前驱体，构筑得到了氧化苏木精-铁络合物掺杂的纳米纤维素气凝胶，氧化苏木精和铁离子形成络合物使得气凝胶呈黑色，提高了气凝胶的吸光效率；同时将硫酸亚铁以点状扩散交联，使硫酸亚铁通过小孔网点渗透装置在自凝胶样品表面进行点状扩散，而通过点状扩散交联能使硫酸亚铁在自凝胶样品表面均匀扩散，各点向周围扩散同时，同步向本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种细菌纳米纤维素气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化苏木精的添加量为细菌纤维素干重的10％-100％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂的添加量为细菌纤维素干重的25％-75％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸亚铁的添加量为细菌纤维素干重的10％-200％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化苏木精与所述硫酸亚铁的质量比为(1-5)：(1-4)。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述点状扩散方式通过小孔网点渗透装置实现；
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥的温度为-60℃至-40℃，所述冷冻干燥的时间为24-50小时。
9.一种由权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的细菌纳米纤维素气凝胶。
10.
...【技术特征摘要】
1.一种细菌纳米纤维素气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化苏木精的添加量为细菌纤维素干重的10％-100％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂的添加量为细菌纤维素干重的25％-75％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸亚铁的添加量为细菌纤维素干重的10％-200％。...
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