本发明属于材料领域，涉及水处理生物质气凝胶，具体涉及一种具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶的制备方法。
背景技术：
1、水是地球上最重要的自然资源，与人类生存环境和社会密切相关。地球总面积的四分之三被水覆盖，但海水占据97.5％，淡水资源仅有2.5％。工业化与人口的急剧增长导致严重的水污染和淡水资源短缺。水污染和淡水资源的短缺使得从丰富的海水中提取清洁的淡水和污水的处理成为一个热点。水污染的来源有生活废水、工厂污染、化肥使用、重金属废水、医药废液等等。
2、海水淡化和污水处理是目前解决水资源不足和水质较差的最佳方法。但是，现今存在的气凝胶材料具有光吸收度低、光热转换能力差、水传输能力不足、弹性性能差等诸多问题。ming等人通过使用2d ti3c2tx(mxene)通过氧化石墨烯(go)辅助工艺巧妙地组装成3d多孔宏观气凝胶整体，作为独立的太阳能驱动界面蒸发器(gma)，实现高效和全方位的水净化。(carbon,2020,167,85-295)noureen等人将ag3vo4纳米颗粒负载在以还原的石墨烯氧化物为载体，具有大比表面积、高孔隙率和表面粗糙度的显著特点。该气凝胶以一种简单的方法制备，可用于太阳能蒸汽发电、有机污染物的光催化降解/消毒和海水淡化的水净化一体化系统。(nano today,2024,54,102130)。wang等人制备了一种mxene基复合气凝胶，该气凝胶具有相互连通的多孔结构、宽而高的太阳吸收、良好的润湿性和光热性能。对气凝胶进行了合理的结构和成分设计，降低了水的蒸发热，基于气凝胶的太阳能蒸汽发生器在一次太阳辐射下表现出了高达2.31kgm-2h-1的出色的水蒸气蒸发速率，气凝胶还具有良好的吸附能力，以去除水中的重金属离子，以及良好的抗菌能力，这应该有助于处理复杂的工作环境的太阳能蒸汽发生器。以上方法制备气凝胶材料所用的材料价格昂贵、制备过程繁琐等问题，不利于大规模制备。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶的制备方法，制备工艺简单、成本低廉，可大规模应用。
2、本发明是通过以下技术方案来实现：
3、一种具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶的制备方法，将纤维素纳米纤维和羟基磷灰石纳米线溶解在碱性溶液中搅拌形成均匀的浆料，随后加入墨鱼粉和交联剂搅拌均匀，放入冰箱冷冻，然后冷冻干燥后得到具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶；其中，纤维素纳米纤维、羟基磷灰石纳米线和墨鱼粉三者质量比为(3～4)：(1～2)：(1～3)，碱性溶液与纤维素纳米纤维质量比为(90～2):1。
4、进一步地，所述碱性溶液为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
5、进一步地，所述交联剂为环氧氯丙烷和/或戊二醛。
6、进一步地，冷冻时间为2～10h，冷冻干燥时间为24～48h。
7、进一步地，搅拌纤维素纳米纤维和羟基磷灰石纳米线溶液的时间为18～24h。
8、进一步地，所述纤维素纳米纤维通过以下方法制得：
9、将含有纤维素的原料进行干燥，在加热油浴磁力搅拌器中用无机溶液进行木质素的去除、提取，干燥后，再用破碎机打碎，得到纤维素纳米纤维。
10、进一步地，所述含有纤维素的原料为农作物秸秆、亚麻、棉花、工业大麻和木材；将原料放入立式鼓风干燥箱中，烘箱的温度为60-100℃，烘干的时间为24-48h。
11、进一步地，去除木质素的无机溶剂为亚氯酸钠、乙酸和丙酸一种或多种混合物；去除木质素无机溶液的浓度为0.005～3.0g/ml，去除木质素无机溶液和已烘干的含纤维素的原料的质量比为(50～300):1；
12、提取纤维素纳米纤维的溶剂为氢氧化钠、氢氧化钾一种或多种混合物；提取纤维素纳米纤维溶液的浓度为0.005～3.0g/ml，提取纤维素纤维素的溶液与提取得到的纤维素质量比(50～300):1。
13、进一步地，所述加热油浴磁力搅拌器保温温度为50～200℃，保温时间为4～20h。
14、进一步地，所述羟基磷灰石纳米线通过以下方法制得：将10ml浓度为0.05g/ml的氢氧化钠溶液、10ml浓度为0.0176g/ml的氯化钙溶液和10ml浓度为0.023g/ml的无水磷酸二氢钠溶液依次逐滴加入7.128g油酸和9ml无水乙醇中搅拌，水热反应12-24h，立式鼓风干燥箱180℃，反应24h后得到羟基磷灰石纳米线。
15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
16、本发明公开了一种具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶的制备方法，将纤维素纳米纤维、羟基磷灰石纳米线混合搅拌并加入交联剂，最后加入墨鱼粉提高其吸光度，最后将三者混合冷冻干燥后得到一种具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶。具有制备工艺简单、成本低廉和可大规模应用等优点，亲水性纤维素纳米纤维和羟基磷灰石纳米线为基体的气凝胶亲水性良好，具有天然的水传输通道，水传输提供了有利的途径，水供应能力优秀。作为界面太阳能光热气凝胶，其极大的减少了热量的损失，墨鱼粉作为光热材料具有良好的光吸收能力和光热转换能力，提高了光能利用率，提高了蒸发效率。三维空间网络结构为水的传输和为水的逃逸提供了有利通道。
17、本发明制备的气凝胶三维空间网络结构可以增加对光的折射，优异的光热转换效率、增强对光的吸收能力和利用率，避免能源的浪费。利用清洁的、绿色的太阳能，实现了高效的太阳能界面蒸发，加快海水淡化、废水处理、有机染液和油水分离处理。
18、该气凝胶具有优异的水下超疏油性能，能够消除油污对表面的影响。更重要的是，该气凝胶具有优异的机械稳定性，在经历连续的压缩后，其塑性形变几乎为零，并且保持着优异的蒸发性能。
19、本发明制备的气凝胶具有优异的光热转换效率、优异的机械稳定性与化学稳定性、成本低、制备工艺简单并且所应用材料均为生物质材料，具有环境友好、无二次污染、无毒无害和制备工艺简单，在海水淡化、废水处理、有机染液处理和油水分离具有广阔的应用前景。
1.一种具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶的制备方法，其特征在于：将纤维素纳米纤维和羟基磷灰石纳米线溶解在碱性溶液中搅拌形成均匀的浆料，随后加入墨鱼粉和交联剂搅拌均匀，放入冰箱冷冻，然后冷冻干燥后得到具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶；
2.根据权利要求1所述的具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶的制备方法，其特征在于：所述碱性溶液为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
3.根据权利要求1所述的具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶的制备方法，其特征在于：所述交联剂为环氧氯丙烷和/或戊二醛。
4.根据权利要求1所述的具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶的制备方法，其特征在于：冷冻时间为2～10h，冷冻干燥时间为24～48h。
5.根据权利要求1所述的具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶的制备方法，其特征在于：搅拌纤维素纳米纤维和羟基磷灰石纳米线溶液的时间为18～24h。
6.根据权利要求1所述的具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶的制备方法，其特征在于所述纤维素纳米纤维通过以下方法制得：
7.根据权利要求6所述的具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶的制备方法，其特征在于：所述含有纤维素的原料为农作物秸秆、亚麻、棉花、工业大麻和木材；将原料放入立式鼓风干燥箱中，烘箱的温度为60-100℃，烘干的时间为24-48h。
8.根据权利要求6所述的具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶的制备方法，其特征在于：去除木质素的无机溶剂为亚氯酸钠、乙酸和丙酸一种或多种混合物；去除木质素无机溶液的浓度为0.005～3.0g/ml，去除木质素无机溶液和已烘干的含纤维素的原料的质量比为(50～300):1；
9.根据权利要求6所述的具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶的制备方法，其特征在于：所述加热油浴磁力搅拌器保温温度为50～200℃，保温时间为4～20h。
10.根据权利要求1所述的具有光热转换能力的多功能全生物质气凝胶的制备方法，其特征在于所述羟基磷灰石纳米线通过以下方法制得：
