基于氯化钙负载聚丙烯酰胺水凝胶的可持续低成本吸附剂
软凝聚态物质
2023-11-22 v2 应用物理
摘要
吸附剂是在大气集水、热能储存与被动冷却中应用前景广阔的材料，从而应对水资源短缺与全球能源转型相关的核心挑战。近年来，吸湿性水凝胶复合材料已成为高性能吸附剂。然而，许多此类体系采用不可持续且昂贵的吸附剂材料制备，阻碍了其广泛部署。本文展示了以空前量的氯化钙负载的高性能、高性价比聚丙烯酰胺水凝胶的合成。为此，优化了聚丙烯酰胺水凝胶在水性氯化钙溶液中的溶胀过程。表征了水凝胶中可实现的盐负载量随温度、溶胀液中氯化钙浓度及水凝胶制备条件的变化关系。所得水凝胶-盐复合材料在重复吸脱附循环中表现稳定，并在30%与70%相对湿度下分别实现每克干材料0.92克与2.38克的水摄取量。所得性价比大幅超越基于氯化锂的体系。此外，关于水凝胶-盐相互作用的机理见解可指导未来水与能源应用中可持续低成本吸附剂材料的设计。
引用
@article{arxiv.2311.03218,
title = {Sustainable, low-cost sorbents based on calcium chloride-loaded polyacrylamide hydrogels},
author = {Levi Hoogendoorn and Mauricio Huertas and Phillip Nitz and Naiyu Qi and Johannes Baller and Carsten Prinz and Gustav Graeber},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.03218},
year = {2023}
}