纳米纤维复合水凝胶的制备及其大气集水性能

作者：金赐; 杨书康; 戴俊; **群; 李发学; 高婷婷^*

来源：东华大学学报(自然科学版), 2023, 49(04): 8-15.

DOI：10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0105

• 淡水资源危机
• 大气集水
• 纳米纤维
• 水凝胶
• 静电纺丝

针对大气集水领域的水凝胶具有力学性能较差和水输送缓慢等缺点，以亲水纤维素纳米纤维(cellulose nanofibers, CNF)作为骨架增强聚N-异丙基丙烯酰胺(poly(N-isopropylacrylamide),PNIPAM)水凝胶的力学性能，并通过浸渍的方法引入氯化锂(LiCl)吸湿剂，制备PNIPAM/CNF@LiCl复合水凝胶。然后，通过静电纺丝将炭黑(carbon black, CB)纳米颗粒均匀嵌入聚丙烯腈(polyacrylonitrile, PAN)纳米纤维中，并将制备的PAN/CB纳米纤维膜作为PNIPAM/CNF@LiCl复合水凝胶的光热层，进一步构筑一体化水凝胶PNIPAM/CNF@LiCl-PAN/CB,利用PAN/CB纳米纤维膜优异的光热性能实现PNIPAM/CNF@LiCl-PAN/CB水凝胶的水汽脱附，从而完成大气水的收集。在温度为25℃、相对湿度为90%条件下，具有分级多孔结构和亲水纤维素纳米纤维的PNIPAM/CNF@LiCl-PAN/CB水凝胶的吸水率为0.71 g/g。制备的双层纳米纤维复合水凝胶力学性能优异，其水传输及大气水收集效率高，研究结果为从大气中收集清洁水提供了新思路。

• 单位
  东华大学