[0057] 下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外,下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。因此,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
[0058] 实施例1
[0059] 1)AuCr‑MOF纳米颗粒的制备。
[0060] 制备AuCr‑MOF纳米颗粒的工艺方法见图1工艺流程图。
[0061] 首先将1mol mil‑101(Cr)纳米颗粒分散到0.6mol去离子水中,在45℃的条件下搅拌1小时,然后向此分散溶液中滴加浓度为0.05mol/L的Au纳米颗粒溶液1.2L,再在45℃的条件下搅拌8小时后,将溶液冷却到室温用离心机分离出AuCr‑MOF纳米颗粒并真空干燥以备待用。
[0062] 2)P‑AuCr‑MOF气凝胶材料的制备
[0063] 制备P‑AuCr‑MOF气凝胶材料的工艺方法见图2工艺流程图。
[0064] 将1mol AuCr‑MOF纳米颗粒分散到0.25mol去离子水中,搅拌均匀后将溶液中添加39.7mol NIPAM以及1.5mol交联剂MBA,在冰浴条件下用氮气吹扫15分钟,然后向溶液中滴加催化剂过硫酸铵0.6 mol和TEMED 1.8mol,将此混合溶液倒入培养皿,在4℃温度下,反应
12小时充分反应后,就得到了P‑AuCr‑MOF水凝胶,再用大量去离子水冲洗干净后,冷冻干燥就得到了P‑AuCr‑MOF气凝胶材料。
[0065] 3)P‑CaCl2‑AuCr‑MOF气凝胶材料的制备
[0066] 制备P‑CaCl2‑AuCr‑MOF气凝胶材的工艺方法见图3工艺流程图。
[0067] 将P‑AuCr‑MOF气凝胶浸入大量5℃的去离子水中浸泡15分钟,然后将其迅速的移到60℃的热离子水中再浸泡15分钟,将上述过程重复5次后P‑AuCr‑MOF水凝胶进行了充分的激活,然后将其快速浸入5℃浓度约为1600mg/ml的CaCl2溶液中浸泡12个小时,然后用60℃的热离子水清洗15分钟,再用5℃的冷离子水清洗15分钟,重复上述冲洗过程3遍将P‑AuCr‑MOF水凝胶彻底盐化,最后放入真空干燥箱中干燥冷冻即可制P‑CaCl2‑AuCr‑MOF气凝胶新材料。
[0068] 实施例2
[0069] 1)AuCr‑MOF纳米颗粒的制备。
[0070] 首先将1mol mil‑101(Cr)纳米颗粒分散到0.6mol去离子水中,在45℃的条件下搅拌1小时,然后向此分散溶液中滴加浓度为0.05mol/L的Au纳米颗粒溶液200 ml,再在30℃的条件下搅拌12h小时后,将溶液冷却到室温用离心机分离出AuCr‑MOF纳米颗粒并真空干燥以备待用。
[0071] 2)P‑AuCr‑MOF气凝胶材料的制备
[0072] 将1mol AuCr‑MOF纳米颗粒分散到0.25mol去离子水中,搅拌均匀后将溶液中添加30mol NIPAM以及1mol交联剂MBA,在冰浴条件下用氮气吹扫15分钟,然后向溶液中滴加催化剂过硫酸铵0.5 mol和TEMED 1mol,将此混合溶液倒入培养皿,在0℃温度下,反应24h充分反应后,就得到了P‑AuCr‑MOF水凝胶,再用大量去离子水冲洗干净后,冷冻干燥就得到了P‑AuCr‑MOF气凝胶材料。
[0073] 3)P‑CaCl2‑AuCr‑MOF气凝胶材料的制备
[0074] 将P‑AuCr‑MOF气凝胶浸入大量5℃的去离子水中浸泡15分钟,然后将其迅速的移到60℃的热离子水中再浸泡15分钟,将上述过程重复3次后P‑AuCr‑MOF水凝胶进行了充分的激活,然后将其快速浸入5℃浓度约为1000mg/ml的CaCl2溶液中浸泡8个小时,然后用60℃的热离子水清洗15分钟,再用5℃的冷离子水清洗15分钟,重复上述冲洗过程2遍将P‑AuCr‑MOF水凝胶彻底盐化,最后放入真空干燥箱中干燥冷冻即可制P‑CaCl2‑AuCr‑MOF气凝胶新材料。
[0075] 实施例3
[0076] 1)AuCr‑MOF纳米颗粒的制备。
[0077] 首先将1mol mil‑101(Cr)纳米颗粒分散到0.6mol去离子水中,在45℃的条件下搅拌1小时,然后向此分散溶液中滴加浓度为0.05mol/L的Au纳米颗粒溶液2L,再在55℃的条件下搅拌5小时后,将溶液冷却到室温用离心机分离出AuCr‑MOF纳米颗粒并真空干燥以备待用。
[0078] 2)P‑AuCr‑MOF气凝胶材料的制备
[0079] 将1mol AuCr‑MOF纳米颗粒分散到0.25mol去离子水中,搅拌均匀后将溶液中添加45mol NIPAM以及2mol交联剂MBA),在冰浴条件下用氮气吹扫15分钟,然后向溶液中滴加催化剂过硫酸铵0. 4 mol和TEMED 1.6mol,将此混合溶液倒入培养皿,在10℃温度下,反应24小时充分反应后,就得到了P‑AuCr‑MOF水凝胶,再用大量去离子水冲洗干净后,冷冻干燥就得到了P‑AuCr‑MOF气凝胶材料。
[0080] 3)P‑CaCl2‑AuCr‑MOF气凝胶材料的制备
[0081] 将P‑AuCr‑MOF气凝胶浸入大量5℃的去离子水中浸泡15分钟,然后将其迅速的移到60℃的热离子水中再浸泡15分钟,将上述过程重复10次后P‑AuCr‑MOF水凝胶进行了充分的激活,然后将其快速浸入5℃浓度约为2000mg/ml的CaCl2溶液中浸泡16h个小时,然后用60℃的热离子水清洗15分钟,再用5℃的冷离子水清洗15分钟,重复上述冲洗过程5遍将P‑AuCr‑MOF水凝胶彻底盐化,最后放入真空干燥箱中干燥冷冻即可制P‑CaCl2‑AuCr‑MOF气凝胶新材料。
[0082] 实施例4
[0083] 1)AuCr‑MOF纳米颗粒的制备。
[0084] 首先将1mol mil‑101(Cr)纳米颗粒分散到0.6mol去离子水中,在45℃的条件下搅拌1小时,然后向此分散溶液中滴加浓度为0.05mol/L的Au纳米颗粒溶液1L,再在40℃的条件下搅拌10小时后,将溶液冷却到室温用离心机分离出AuCr‑MOF纳米颗粒并真空干燥以备待用。
[0085] 2)P‑AuCr‑MOF气凝胶材料的制备
[0086] 将1mol AuCr‑MOF纳米颗粒分散到0.25mol去离子水中,搅拌均匀后将溶液中添加35mol NIPAM以及1.5mol交联剂MBA,在冰浴条件下用氮气吹扫15分钟,然后向溶液中滴加催化剂过硫酸铵0.6 mol和TEMED 1.8mol(1:(2 4)),将此混合溶液倒入培养皿,在45℃温~
度下,反应18小时充分反应后,就得到了P‑AuCr‑MOF水凝胶,再用大量去离子水冲洗干净后,冷冻干燥就得到了P‑AuCr‑MOF气凝胶材料。
[0087] 3)P‑CaCl2‑AuCr‑MOF气凝胶材料的制备
[0088] 将P‑AuCr‑MOF气凝胶浸入大量5℃的去离子水中浸泡15分钟,然后将其迅速的移到60℃的热离子水中再浸泡15分钟,将上述过程重复4次后P‑AuCr‑MOF水凝胶进行了充分的激活,然后将其快速浸入5℃浓度约为1800mg/ml的CaCl2溶液中浸泡10个小时,然后用50℃的热离子水清洗15分钟,再用5℃的冷离子水清洗15分钟,重复上述冲洗过程4遍将P‑AuCr‑MOF水凝胶彻底盐化,最后放入真空干燥箱中干燥冷冻即可制P‑CaCl2‑AuCr‑MOF气凝胶新材料。
[0089] 实施例5
[0090] 1)AuCr‑MOF纳米颗粒的制备。
[0091] 首先将1mol mil‑101(Cr)纳米颗粒分散到0.6mol去离子水中,在45℃的条件下搅拌1小时,然后向此分散溶液中滴加浓度为0.05mol/L的Au纳米颗粒溶液1.6L,再在35℃的条件下搅拌10小时后,将溶液冷却到室温用离心机分离出AuCr‑MOF纳米颗粒并真空干燥以备待用。
[0092] 2)P‑AuCr‑MOF气凝胶材料的制备
[0093] 将1mol AuCr‑MOF纳米颗粒分散到0.25mol去离子水中,搅拌均匀后将溶液中添加42mol NIPAM以及1.25mol交联剂MBA,在冰浴条件下用氮气吹扫15分钟,然后向溶液中滴加催化剂过硫酸铵0.6 mol和TEMED 1.8mol(1:(2 4)),将此混合溶液倒入培养皿,在5℃温度~
下,反应18小时充分反应后,就得到了P‑AuCr‑MOF水凝胶,再用大量去离子水冲洗干净后,冷冻干燥就得到了P‑AuCr‑MOF气凝胶材料。
[0094] 3)P‑CaCl2‑AuCr‑MOF气凝胶材料的制备
[0095] 将P‑AuCr‑MOF气凝胶浸入大量5℃的去离子水中浸泡15分钟,然后将其迅速的移到60℃的热离子水中再浸泡15分钟,将上述过程重复4次后P‑AuCr‑MOF水凝胶进行了充分的激活,然后将其快速浸入5℃浓度约为1500mg/ml的CaCl2溶液中浸泡14个小时,然后用70℃的热离子水清洗15分钟,再用5℃的冷离子水清洗15分钟,重复上述冲洗过程4遍将P‑AuCr‑MOF水凝胶彻底盐化,最后放入真空干燥箱中干燥冷冻即可制P‑CaCl2‑AuCr‑MOF气凝胶新材料。
[0096] 【性能测试】
[0097] 图4为所采用的MIL‑101(铬)纳米材料扫描电镜照片。图5为所制备的AuCr‑MOF纳米材料照片。从图中可看出,通过本发明中的制备方法能够有效将Au纳米颗粒负载在MIL‑101(铬)纳米材料上。
[0098] 图6为聚N‑异丙基丙烯酰胺的扫描电镜照片。图7 为通过本发明方法制备得到的P‑AuCr‑MOF扫描电镜照片。从图中可知,本发明将AuCr‑MOF纳米颗粒添加到聚N‑异丙基丙烯酰胺基质中,其两者之间不会产生明显的界面空隙,这样制备的材料就结合了AuCr‑MOF(MIL‑101(铬))优异的吸水性和聚N‑异丙基丙烯酰胺的动态结构相变的特性。
[0099] 图8为本发明制备得到的P‑CaCl2‑AuCr‑MOF中聚N‑异丙基丙烯酰胺分子内氢键的形成机制,通过在 60℃去离子水中处理可以诱导分子内氢键形成的疏水特性(C═O H─N)产生。然后,通过冷盐水溶液(5℃)中浸泡,以解锁功能性聚合物链,从而实现分子间相互作用,同时激活了对金属有机骨架向聚N‑异丙基丙烯酰胺‑金属有机骨架的盐化转变。盐化后的P‑AuCr‑MOF扫描电镜照片如图9所示。
[0100] 图10 为P‑CaCl2‑AuCr‑MOF和P‑CaCl2两种材料对不同波长光的反射率。图11为上述两种材料表面温度随时间的变化曲线。本发明利用AuCr‑MOF代替MIl‑101(Cr)制备的P‑CaCl2‑AuCr‑MOF气凝胶比不含金颗粒的P‑CaCl2气凝胶在同样的光照条件下具有更快的解吸速度和更高的解吸效率,所以日产水量更高。原因是金粒子对光线的漫散射,将大部分光能量留在了材料体内而不是反射出去,具有更快的自身升温效应。
[0101] 几种吸水材料日产水量比较见图12。从图中可以看到P‑CaCl2‑AuCr‑MOF相较于其他种类的吸水材料而言具有更加优良的空气制水特性。
[0102] 此外,P‑CaCl2‑Cr‑MOF和P‑CaCl2‑AuCr‑MOF不仅具有优良的空气制水特性而且材料特性也很稳定,经过2160个小时的重复循环利用后,材料性能几乎不变,由图13循环前和循环后的傅里叶变化红外光谱分析结果可以看出。