摘要
我国西北地区常年干旱少雨，降雨量少，且蒸发量大，土地荒漠化日益严重。干旱半干旱区，土壤表面水分蒸发较快，导致植物缺水，生长速率慢，在干旱区，人们常使用覆盖地膜或者覆盖植物秸秆的方法来防止土壤中水分的蒸发，但是地膜不易降解，容易造成白色污染，且秸秆容易引起虫害。因此制备一种具有防蒸发及集水功能的高分子材料，对农业和经济发展都具有重要的意义。本论文以改性金属有机框架(MOF)为原料，以丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体，制备了一类能同时吸附气态水和液态水的高分子材料，考察了其集水及防蒸发等性能，主要内容有： 1.以改性MIL-101(Al)-NH2为交联剂，以丙烯酸为单体，以过硫酸铵(APS)为引发剂，合成了改性MIL-101(Al)-NH2-接枝-聚丙烯酸多功能高分子集水材料(MAP)。通过FTIR、SEM、XRD、BET以及TG对合成材料的结构和形貌进行了表征；对过硫酸铵(APS)含量、改性MIL-101(Al)-NH2含量、AA中和度等条件进行了优化，考察了材料吸附水蒸气、吸附液态水及土壤防蒸发性能。结果表明：在25℃、50%RH (Relative Humidity)、70%RH和90%RH条件下，10 h时，MAP材料的水蒸气吸附量分别为0.0312 g/g、0.5760 g/g和1.6856 g/g，其在蒸馏水、自来水及0.9%NaCl溶液中的吸水倍率分别为744 g/g、169.5 g/g以及85.5 g/g，经过45 h时，添加量为0.1%的土壤蒸发率较空白样降低了5.31%。 2.以改性MIL-125(Ti)-NH2为交联剂，AA为共聚单体，合成了具有大气集水、液态水吸附和防蒸发功能的多功能高分子集水材料(MAP2)。通过FTIR、SEM、XRD以及TG对所合成材料的结构和形貌进行了表征，优化了AA含量、改性MIL-125(Ti)-NH2含量、APS含量、AA中和度含量，考察了材料吸附水蒸气、吸附液态水及土壤防蒸发性能。结果表明：MAP2在10 h、25℃、50%、70%和90%RH条件下对水蒸气的吸附量分别为0.019 g/g、0.577 g/g和1.7818 g/g，MAP2在蒸馏水、自来水以及0.9%NaCl溶液中的吸水倍率分别为2484.5 g/g、239.5 g/g和151.5 g/g，添加量为0.025%的MAP2材料在41 h时土壤蒸发率降低了4.35%。 3.以改性MIL-125(Ti)-NH2为交联剂，丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为共聚单体，APS为引发剂，合成了改性MIL-125(Ti)-NH2-net-接枝-聚(AA-co-AM)(MAP3)多功能高分子集水材料。用FTIR、XRD、SEM和TG对合成材料进行了表征。考察了多功能高分子集水材料吸附水蒸气、吸附液态水及土壤防蒸发性能，结果表明：在10 h时，MAP3材料在25℃，50、70、90%RH条件下，水蒸气的吸附量分别为0.0124 g/g、0.4882 g/g以及1.8282 g/g，MAP3材料在蒸馏水、自来水和0.9%NaCl溶液中的吸水倍率分别为2781 g/g、289.5 g/g和140.5 g/g，在自然环境中， 55 h时，添加量为0.05%MAP3多功能高分子集水材料土壤蒸发率降低了6.46%。
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