一种用于湿气发电的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法

本发明涉及纳米材料制备，具体涉及一种用于湿气发电的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法。

背景技术：

1、根据国际能源署(iea)的统计数据，用电量在过去30年显著增长。其电量主要依靠化石燃料的燃烧，化石能源是不可再生且储量有限的资源，大量使用不利于社会的可持续发展，也会加剧全球变暖的步伐。因而迫切需要找到可持续发展的资源来减轻这一问题。人体呼吸、植物蒸腾以及空气中的水汽是丰富的资源，所以湿气发电是近几年来新兴的研究领域。

2、湿气发电技术是一项能够将空气中水的化学能转换为电能的绿色发电技术，且具有结构简单、直接产生直流电等优点。现有的湿气发电技术，多采用碳纳米材料和高分子材料为原料。碳纳米材料制作成本过高，高分子材料难降解。木基材料有天然微观的单向的孔道、富含亲水官能团，具有湿电效应，且来源广泛、储量丰富、可再生降解，是制备湿气发电机的理想候选材料，但在长期的湿气发电过程中，木基材料有光热转换效率低、蒸发速率弱，吸湿效率低、吸湿量小，受温度变化影响大等问题。而二硫化钼具有带隙宽度可调的特点，且通过掺杂可由半导体特性转变为金属特性，极大的提高了太阳能利用率，氯化锂作为吸湿剂，从空气中吸收水分，为发电机提供动力来源。综合这三者的功能，制备的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶能够支撑发电机的持续产电，具有广阔的实际应用前景。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明从木基材料的光热性能、蒸发性能，吸湿性能出发，针对现有的湿气发电材料光热转换效率低，产电量少等问题，公开了一种用于湿气发电的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种用于湿气发电的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、1)木基气凝胶的制备：配制亚氯酸钠溶液，用醋酸调节溶液ph值为2～6后，将天然木材浸泡在该溶液中，50～150℃水浴加热8～16h后，将木材转移到氢氧化钠溶液和亚硫酸钠溶液的混合溶液中，在50～120℃水浴加热10～20h，后用大量去离子水彻底冲洗至中性，放入冰箱预冻12～24h，在真空冷冻干燥机中冷冻干燥12-72h，得到木基气凝胶。

5、2)2)氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备：称取二水合钼酸钠、尿素、硫代乙酰胺，将其溶于无水乙醇中，磁力搅拌均匀后，将步骤1)制备得到木基气凝胶浸泡在该溶液中，并转移至水热反应釜，150～250℃下反应10～30h，待水热反应釜冷却后，将反应物使用大量去离子水洗涤至中性。将其放入冰箱预冻12～24h，在真空冷冻干燥机中冷冻干燥24-72h后，将反应物取出浸入氯化锂溶液中浸泡10～30h，再次放入冰箱预冻，在真空冷冻干燥机中冷冻干燥12-72h，得到氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶。

6、3)上述方案中：通过采用天然木材为基材，在其原位生长出二硫化钼，然后在其内部灌注氯化锂作为吸湿剂，制得氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶。应用于水分蒸发、吸湿产电等领域，可以加快水的蒸发，提升产电性能。

7、4)进一步的，上述氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤1)中亚氯酸钠的质量分数为2～10wt％。

8、5)进一步的，上述氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述的氢氧化钠溶液和亚硫酸钠溶液的物质的量浓度比为1:2～1:10。

9、进一步的，上述氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述的二水合钼酸钠、尿素和硫代乙酰胺质量比为1:1:1～2:6:5。

10、进一步的，上述氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述的磁力搅拌时间为5～30min。

11、进一步的，上述氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述氯化锂溶液的质量百分比为5～20wt％。

12、进一步的，上述氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述冰箱冷冻的温度为-20～-40℃；冷冻干燥的温度为-50～-80℃。

13、进一步的，由上述制备方法制备得到氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶。

14、进一步的，上述氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶应用于湿气发电。在一些实例中，性能如下：在1kw m-2光强下，25分钟后其氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶表面温度为38.0℃；在1kw m-2光强下，蒸发速率为2.49kg m-2h-1；在湿度为65％光照条件下，其氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的电压高达138mv。

15、进一步的，上述氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶应用于湿气发电领域。

16、相比现有技术，本发明具有如下有益效果:

17、1.本发明选用天然木材为基材，选材绿色环保，成本低廉，有天然的微观的单向的孔道、富含亲水官能团，具有湿电效应，是制备湿气发电的理想候选材料。

18、2.本发明选用的二硫化钼，具有带隙宽度可调的特点，且通过掺杂可由半导体特性转变为金属特性，极大的提高了太阳能利用率。

19、3.本发明选用氯化锂作为吸湿剂，从空气中吸收水分，为发电机提供动力来源。

20、4.本发明制备的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶，具有光热转换性能、吸湿性能好、蒸发速率快的优点。有效解决气凝胶内水的蒸发补给弱，蒸发速率缓慢等问题。可用于湿气发电，通过与太阳能相结合，为生产电，缓解化石燃料耗尽提供了一条可持续发展的绿色策略。

技术特征：

1.一种用于湿气发电的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤1)中，亚氯酸钠的质量分数为2～10wt％。

3.根据权利要求1所述的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤1)中，氢氧化钠溶液和亚硫酸钠溶液的物质的量浓度比为1:2～1:10。

4.根据权利要求1所述的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤2)中，二水合钼酸钠、尿素和硫代乙酰胺质量比为1:1:1～2:6:5。

5.根据权利要求1所述的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤2)中，磁力搅拌时间为5～30min。

6.根据权利要求1所述的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤2)中，氯化锂溶液的质量百分比为5～20wt％。

7.根据权利要求1所述的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述冰箱冷冻的温度为-20～-40℃；冷冻干燥的温度为-50～-80℃。

8.如权利要求1至7中任一所述的制备方法制备得到的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶。

9.根据权利要求8所述的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的应用，其特征在于，所述氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶在湿气发电中的应用。

技术总结本发明公开了一种用于湿气发电的氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备方法。其制备方法包括以下步骤：1)木基气凝胶的制备；2)氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶的制备。本发明选用木材为基材，通过水热法在其表面原位生长二硫化钼，再通过将其浸泡在氯化锂溶液中，成功制备了氯化锂@二硫化钼/木基复合气凝胶。氯化锂作为吸湿剂，从空气中吸收水分，为发电机提供动力来源。其气凝胶在微通道中具有大量的纤维素纳米网络，有移动离子(Li<supgt;+</supgt;)和连续的离子桥，可作为湿气发电材料，在不需要任何外部辅助设备的情况下，可持续输出电压和电流，实现环境水分收集和持续稳定的电能输出提供新的思路。技术研发人员：杨丽,施莹,邱夏月,周佳慧,洪佳豪,陆昱彰受保护的技术使用者：盐城工学院技术研发日：技术公布日：2024/7/23