CN112915979A - 一种气凝胶海绵材料以及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气凝胶海绵材料，其由以下质量份的原料制成：(1)硅烷偶联剂1‑5份；(2)表面活性剂5‑15份；(3)溶剂15‑55份；(4)二氧化硅溶胶50‑90份；(5)水性胶黏剂10‑40份；(6)改性多孔海绵5‑40份，其中气凝胶海绵材料的甲醛蒸气最大吸附量大于130mg/g。本发明还公开了一种制备上述气凝胶海绵材料的方法；以及一种上述气凝胶海绵材料用作吸附剂，尤其用于吸附空气中的有害气体，优选甲醛、苯、香烟烟雾等的用途。本发明的生产工艺新颖，制备得到的气凝胶海绵材料不仅可以吸附多种有毒有害气体，而且结构稳定，具有良好的市场应用前景。

Description

一种气凝胶海绵材料以及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于吸附材料领域，具体涉及一种气凝胶海绵材料以及其制备方法和用途。
背景技术
作为一种低密度的超轻材料，二氧化硅气凝胶具有高比表面积、高孔隙率且表面疏水的特性。这些独特的性能，使其在建筑保温、航空航天、环境保护等领域有着巨大的应用前景。现今，二氧化硅气凝胶的工业化已经初步具备规模，常压干燥工艺可以对其连续性规模化地进行生产，这也为二氧化硅气凝胶功能的进一步开发提供有力支持。
甲醛和苯会残留在家具中的粘合剂、涂料、墙纸、化纤地毯等处，随着时间的推移，缓慢释放到空气中，危害人体的健康。在日常生活中，人们还会接触到二手烟，二手烟是来自香烟燃烧的支流烟(约占85％)和吸烟者吐出的主流烟(约占15％)的混合烟雾。除了二手烟，人们接触到的吸烟后残留在物体表面和灰尘中的烟雾污染物，即三手烟，也不容忽视。因此开发出新型有效的空气净化材料迫在眉睫。
由于二氧化硅气凝胶的机械强度很低，容易形成浮粉扬尘，限制了它在环保吸附领域的应用。目前常用的吸附材料种类很多，硅胶、氧化铝作为一类无机吸附剂，其亲水性限制了在潮湿环境下对气体的吸附效果；炭吸附材料的代表是活性炭，活性炭成本低、制备工艺简单，但是其对气体吸附的选择性差，吸附效率低。大孔吸附树脂作为具有大孔结构的高分子吸附剂，其比表面积高，吸附选择性高，但使用时预处理难度大，并且因为其强度差，使用时易破碎。作为多孔、高比表面积的二氧化硅气凝胶材料，既可以适应不同环境下的使用，并且对于各种挥发性有毒有害气体有着很好的吸附效果，其技术的发展与突破为新一代空气净化产品提供了有力的支持。
海绵是一种多孔材料，因其孔隙较大，吸附能力很弱；但海绵柔性大，结构稳定，可用作载体。因此，结合海绵的低成本、高柔性、稳定结构与气凝胶的低密度、高孔隙率、高吸附性等优点，利用海绵为二氧化硅气凝胶作为气体吸附剂提供载体支持，制备出机械性能佳、自身强度高且对于有害气体吸附能力强的气凝胶海绵材料将是一种新的尝试。
发明内容
基于上述原因，本发明的目的在于提供一种气凝胶海绵材料以及其制备方法和用途。海绵为二氧化硅气凝胶作为气体吸附剂提供了载体支持，解决了二氧化硅气凝胶自身机械性能差、易浮粉扬尘的缺陷。同时，海绵较大的孔径(亚毫米至毫米级)与气凝胶较小的孔径(纳米至数十纳米)形成套嵌式分级结构，大大提高了气体过滤吸附的效率。制备得到的气凝胶海绵材料用于吸附剂领域，能够吸附空气中的相关污染成分，如甲醛、苯、PM2.5以及香烟烟雾成分中的有毒化合物。
本发明提供了一种气凝胶海绵材料，其由以下质量份的原料制成：(1)硅烷偶联剂1-5份；(2)表面活性剂5-15份；(3)溶剂15-55份；(4)二氧化硅溶胶50-90份；(5)水性胶黏剂10-40份；(6)改性多孔海绵5-40份，其中气凝胶海绵材料的甲醛最大吸附量大于80mg/g。
在一些实施方案中，气凝胶海绵材料的甲醛最大吸附量大于130mg/g。
在一些实施方案中，气凝胶海绵材料的苯最大吸附量大于100mg/g。
在一些实施方案中，气凝胶海绵材料的苯最大吸附量大于200mg/g。
在一些实施方案中，气凝胶海绵材料对于香烟烟雾中尼古丁的最大吸附量达到145μg/g。
在一些实施方案中，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
在一些实施方案中，表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐三油酸酯、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。
在一些实施方案中，溶剂为纯水或者甲醇、乙醇、正丁醇中的一种或多种。
在一些实施方案中，水性胶黏剂为聚乙烯醇类水性胶黏剂、乙烯乙酸酯类水性胶黏剂、丙烯酸类水性胶黏剂、纤维素水性胶黏剂、聚氨酯类水性胶黏剂、环氧水性胶黏剂、酚醛水性胶黏剂、有机硅类水性胶黏剂、橡胶类水性胶黏剂中的一种或多种。
在一些实施方案中，改性多孔海绵材料为经过改性的三聚氰胺海绵、聚氨酯海绵、聚乙烯海绵、聚乙烯醇海绵、EVA海绵、无纺布海绵中的一种或多种。
在一些实施方案中，改性多孔海绵由多孔海绵浸渍于质量比为(1-3):(2-10):(80-200)的羧甲基纤维素钠、环氧氯丙烷和纯水的混合物中然后再烘干而制备。
本发明还提供了一种制备上述气凝胶海绵材料的方法，其包括以下步骤：
S1.将1-5质量份硅烷偶联剂、5-15质量份表面活性剂和15-55质量份溶剂混合并搅拌得到混合液；
S2.将50-90质量份二氧化硅溶胶加入到混合液中并搅拌得到二氧化硅溶胶浆料；
S3.将10-40质量份水性胶黏剂加入到二氧化硅溶胶浆料中并搅拌得到二氧化硅溶胶浆料；
S4.将5-40质量份改性多孔海绵浸渍于S3得到的二氧化硅溶胶浆料中；
S5.将经过浸渍的改性多孔海绵取出，沥干并置入冷冻干燥箱中至完全干燥，得到气凝胶海绵材料。
在一些实施方案中，上述方法还包括步骤S’：由摩尔质量比为(3.0-10.0):(30-60):(1-5):(3×10-4-6×10-4)的正硅酸乙酯(TEOS)、溶剂、纯水和催化剂制备二氧化硅溶胶，其中溶剂为无水乙醇、丙酮、丁酮中的一种或多种；催化剂为盐酸、硝酸、醋酸、氨水中的一种或多种。
在一些实施方案中，上述方法还包括步骤S”：由多孔海绵浸渍于质量比为(1-3):(2-10):(80-200)的羧甲基纤维素钠、环氧氯丙烷和纯水的混合物中然后再烘干而制备改性多孔海绵。
本发明还提供了一种上述气凝胶海绵材料用作吸附剂的用途。
在一些实施方案中，吸附剂用于吸附空气中的有害气体。
在一些优选实施方案中，有害气体为甲醛蒸气、苯蒸气、香烟烟雾。
本发明的制备方法工艺新颖，制得的气凝胶海绵材料具有较好的机械强度和低密度、高孔隙率以及优异的吸附性能，可以适用于吸附空气中的各种有害气体。
附图说明
图1为本发明的制备气凝胶海绵材料的方法的流程图。
图2为本发明的气凝胶海绵材料的显微镜图。
图3为本发明的气凝胶海绵材料与活性炭材料对甲醛蒸气的吸附效果对比图。
图4为本发明的气凝胶海绵材料与活性炭材料对苯蒸气的吸附效果对比图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种气凝胶海绵材料，其由以下质量份的原料制成：(1)硅烷偶联剂1-5份；(2)表面活性剂5-15份；(3)溶剂15-55份；(4)二氧化硅溶胶50-90份；(5)水性胶黏剂10-40份；(6)改性多孔海绵5-40份，其中气凝胶海绵材料的甲醛蒸气最大吸附量大于80mg/g，优选大于130mg/g；苯蒸气最大吸附量大于100mg/g，优选大于200mg/g。优选地，二氧化硅溶胶由摩尔质量比为(3.0-10.0):(30-60):(1-5):(3×10-4-6×10-4)的正硅酸乙酯(TEOS)、溶剂、纯水和催化剂制备。优选地，改性多孔海绵由多孔海绵浸渍于质量比为(1-3):(2-10):(80-200)的羧甲基纤维素钠、环氧氯丙烷和纯水的混合物中然后再烘干而制备。
图1展示了本发明的制备气凝胶海绵材料的方法的流程图。如图1中所示，本发明的制备气凝胶海绵材料的方法包括以下步骤：S1.将1-5质量份硅烷偶联剂、5-15质量份表面活性剂和15-55质量份溶剂混合并搅拌30-95分钟，得到混合液；S2.将50-90质量份二氧化硅溶胶加入到混合液中，搅拌2-10小时，得到二氧化硅溶胶浆料；S3.将10-40质量份水性胶黏剂加入到二氧化硅溶胶浆料中，搅拌30-90分钟，得到优化的二氧化硅溶胶浆料；S4.将5-40质量份改性多孔海绵浸渍于优化的二氧化硅溶胶浆料中60-120分钟；S5.将经过浸渍的改性多孔海绵取出，沥干多余浆料，置入冷冻干燥箱中干燥24-48小时至完全干燥，得到气凝胶海绵材料。优选地，步骤S1、S2和S3中的搅拌速度可为300-1000转/分。优选地，步骤S5中的干燥可在-70℃至-50℃的温度下进行。优选地，上述方法还可以包括步骤S’：通过溶胶-凝胶法，由正硅酸乙酯(TEOS)、溶剂、纯水和催化剂制备二氧化硅溶胶。优选地，上述方法还可以包括步骤S”：由多孔海绵浸渍于羧甲基纤维素钠、环氧氯丙烷和纯水的混合物中3-6小时然后再烘干而制备改性多孔海绵。
以下实施例中所用的材料，如无特殊说明，均可由自由市场获得。
以溶胶-凝胶法制备二氧化硅溶胶。将正硅酸乙酯(TEOS)、丙酮、纯水和盐酸按照摩尔质量比(3.0-10.0):(30-60):(1-5):(3×10-4-6×10-4)进行混合，搅拌均匀，将所得的混合物置于室温下水解10-20天，再在室温下老化3天，得到二氧化硅溶胶。
实施例1
本实施例以表面活性剂聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯、硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷、纯水、已经制得的二氧化硅溶胶以及改性三聚氰胺海绵为原料，制备气凝胶海绵材料。具体步骤如下：
(1)将0.5kg表面活性剂聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯、0.1kg硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷和1.5kg纯水加入到反应釜中，以300-1000转/分的速度搅拌30-90分钟，使聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷均匀分散在纯水中，得到混合液。
(2)将5kg二氧化硅溶胶加入到混合均匀的聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和纯水的混合液中，以300-1000转/分的速度搅拌2-10小时，得到二氧化硅溶胶浆料。
(3)将1kg纤维素水性胶黏剂加入到分散均匀的二氧化硅溶胶浆料中，以300-1000转/分的速度搅拌30-90分钟，得到优化的二氧化硅溶胶浆料。
(4)将三聚氰胺海绵浸渍于质量比为2:5:100的羧甲基纤维素钠、环氧氯丙烷和纯水的混合物中4小时，然后烘干，得到改性三聚氰胺海绵。
(5)将步骤(3)中所得的优化的二氧化硅溶胶浆料倒入准备好的容器中，取0.5kg步骤(4)中所得的改性三聚氰胺海绵完全浸渍于其中60-120分钟。
(6)将经过浸渍的改性三聚氰胺海绵取出置于隔板上，待不再有浆料流出后，在-70℃至-50℃的温度下冷冻干燥24-48小时至完全干燥，得到气凝胶海绵材料。
实施例2
本实施例以表面活性剂聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙醇、已经制得的二氧化硅溶胶、丙烯酸水性胶黏剂、EVA海绵为原料，以类似于实施例1的方式制备气凝胶海绵材料。具体步骤如下：
(1)将0.3kg表面活性剂聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、0.2kg硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷和1.5kg乙醇加入到反应釜中，以400-900转/分的速度搅拌45-80分钟，使聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷均匀分散在纯水中，得到混合液。
(2)将3.5kg二氧化硅溶胶加入到混合均匀的聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙醇的混合液中，以400-900转/分的速度搅拌3-8小时，得到二氧化硅溶胶浆料。
(3)将0.7kg丙烯酸水性胶黏剂加入到分散均匀的二氧化硅溶胶浆料中，以450-1000转/分的速度搅拌50-80分钟，得到优化的二氧化硅溶胶浆料。
(4)将EVA海绵浸渍于质量比为3:6:150的羧甲基纤维素钠、环氧氯丙烷和纯水的混合物中4小时，然后烘干，得到改性EVA海绵。
(5)将步骤(3)中所得的优化的二氧化硅溶胶浆料倒入准备好的容器中，取0.15kg步骤(4)中所得的改性EVA海绵完全浸渍于其中60-100分钟。
(6)将经过浸渍的改性EVA海绵取出置于隔板上，待不再有浆料流出后，在-70℃至-50℃的温度下冷冻干燥24-48小时至完全干燥，得到气凝胶海绵材料。
实施例3
本实施例以表面活性剂聚氧乙烯山梨醇酐三油酸酯、硅烷偶联剂γ-巯丙基三乙氧基硅烷、甲醇、已经制得的二氧化硅溶胶、酚醛水性胶黏剂、聚氨酯海绵为原料，以类似于实施例1的方式制备气凝胶海绵材料。具体步骤如下：
(1)将0.6kg表面活性剂聚氧乙烯山梨醇酐三油酸酯、0.2kg硅烷偶联剂γ-巯丙基三乙氧基硅烷和2kg甲醇加入到反应釜中，以350-900转/分的速度搅拌40-95分钟，使聚氧乙烯山梨醇酐三油酸酯、γ-巯丙基三乙氧基硅烷均匀分散在甲醇中，得到混合液。
(2)将7kg二氧化硅溶胶加入到混合均匀的聚氧乙烯山梨醇酐三油酸酯、γ-巯丙基三乙氧基硅烷和甲醇的混合液中，以450-700转/分的速度搅拌3-9小时，得到二氧化硅溶胶浆料。
(3)将1.3kg酚醛水性胶黏剂加入到分散均匀的二氧化硅溶胶浆料中，以450-800转/分的速度搅拌50-90分钟，得到优化的二氧化硅溶胶浆料。
(4)将聚氨酯海绵浸渍于质量比为1:8:180的羧甲基纤维素钠、环氧氯丙烷和纯水的混合物中4小时，然后烘干，得到改性聚氨酯海绵。
(5)将步骤(3)中所得的优化的二氧化硅溶胶浆料倒入准备好的容器中，取0.8kg步骤(4)中所得的改性聚氨酯海绵全部浸渍于其中60-95分钟。
(6)将经过浸渍的改性聚氨酯海绵取出置于隔板上，待不再有浆料流出后，在-70℃至-50℃的温度下冷冻干燥24-48小时至完全干燥，得到气凝胶海绵材料。
本实施例制备所得的气凝胶海绵材料的显微镜图展示于图2中。
实施例4
为了探究利用本发明方法制备的本发明气凝胶海绵材料吸附甲醛蒸气的效果，本实施例选取实施例3中所制备的气凝胶海绵材料，依据GBT12496.5-1999方法对其进行测试。具体方案如下：
(1)将气凝胶海绵材料置于110±5℃下活化4h，然后转移到干燥器中冷却至室温。
(2)称取质量为m(0.2g)的所得气凝胶海绵材料作为吸附材料，加入到干燥至恒重的U型管中，称重装有吸附材料的U型管并将其质量记录为m0。
(3)将装有吸附材料的U型管连入测试装置中，保持含有甲醛蒸气的混合气体流量为1000±10mL/min，环境温度设定为25±2℃，开始测试。在测试开始后的第0.5h、1h、2h、3h、4h……称量U型管及内含物的总质量，分别记为m1、m2、m3、m4、m5……，直至前后两次质量变化Δm在±1mg范围内，则结束实验。
(4)根据以下公式，以mg/g为单位计算吸附材料的甲醛蒸气吸附量x：
Figure BDA0002914032770000071
其中M为(m1、m2、m3、m4、m5……)中的一个。
(5)以测试开始后的时间为横坐标，甲醛蒸气吸附量为纵坐标，绘制曲线。
(6)使用碘吸附值1100的椰壳活性炭材料替代气凝胶海绵材料作为吸附材料，并行地执行步骤(1)-(5)。
图3展示了实施例3中所制备的气凝胶海绵材料与活性炭材料对甲醛蒸气的吸附效果对比图。如图3中所示，气凝胶海绵材料(实线)对甲醛蒸气的吸附量在0.5-1h已经超过活性炭材料(虚线)对甲醛蒸气的最大吸附量，达到了80mg/g，到1h更是达到了98mg/g；气凝胶海绵材料对甲醛蒸气的最大吸附量为133mg/g，约为活性炭材料的1.8倍。气凝胶海绵材料和活性炭材料的甲醛蒸气吸附数据(单位为mg/g)见下表1。
表1
Figure BDA0002914032770000081
实施例5
为了探究利用本发明方法制备的本发明气凝胶海绵材料吸附苯蒸气的效果，本实施例选取实施例3中所制备的气凝胶海绵材料，依据GBT12496.5-1999方法对其进行测试。具体方案如下：
(1)将气凝胶海绵材料置于110±5℃下活化4h，然后转移到干燥器中冷却至室温。
(2)称取质量为m’(0.2g)的所得气凝胶海绵材料作为吸附材料，加入到干燥至恒重的U型管中，称重装有吸附材料的U型管并将其质量记录为m0’。
(3)将装有吸附材料的U型管连入测试装置中，保持含有苯蒸气的混合气体流量为1000±10mL/min，环境温度设定为25±2℃，开始测试。在测试开始后的第0.5h、1h、2h、3h、4h……称量U型管及内含物的总质量，分别记为m1’、m2’、m3’、m4’、m5’……，直至前后两次质量变化Δm’在±1mg范围内，则结束实验。
(4)根据以下公式，以mg/g为单位计算材料的苯蒸气吸附量x′：
Figure BDA0002914032770000082
其中M’为(m1’、m2’、m3’、m4’、m5’……)中的一个。
(5)以测试开始后的时间为横坐标，苯蒸气吸附量为纵坐标，绘制曲线。
(6)使用碘吸附值1100的椰壳活性炭材料替代气凝胶海绵材料作为吸附材料，并行地执行步骤(1)-(5)。
图4展示了实施例3中所制备的气凝胶海绵材料与活性炭材料对苯蒸气的吸附效果对比图。如图4中所示，气凝胶海绵材料能够快速且大量地吸附苯蒸气：气凝胶海绵材料(实线)在前0.5h内对苯蒸气的吸附量即远超活性炭材料(虚线)对苯蒸气的最大吸附量，达到100mg/g；气凝胶海绵材料对苯蒸气的最大吸附量为216mg/g，约为活性炭材料的4.6倍。气凝胶海绵材料和活性炭材料的苯蒸气吸附数据(单位为mg/g)见下表2。
表2
Figure BDA0002914032770000091
实施例6
为了探究利用本发明方法制备的本发明气凝胶海绵材料吸附香烟烟雾的效果，本实施例选取实施例3中所制备的气凝胶海绵材料对其进行测试。具体方案如下：
(1)将气凝胶海绵材料置于110±5℃下活化4h，然后转移到干燥器中冷却至室温。
(2)称取质量为0.2g的所得气凝胶海绵材料作为吸附材料，放入自制的香烟烟雾暴露箱(1m×1m×1m)，烟雾暴露室一端连接空气驱动泵，一端与吸烟室相连。同时点燃10支香烟，置于吸烟室内。打开空气驱动泵，控制吸烟室中点燃的香烟烟雾进入暴露室。此过程持续5小时以达到饱和吸收容量。
(3)将吸附饱和的气凝胶海绵用5％的甲醇溶液进行洗脱，用液态色谱分析被吸附化合物的浓度并计算各分析物的饱和吸收容量。
(4)使用碘吸附值1100的椰壳活性炭材料替代气凝胶海绵材料作为吸附材料，并行地执行步骤(1)-(3)。
气凝胶海绵材料与活性炭材料对于香烟烟雾中主要成分的吸附数据见下表3。其中，气凝胶海绵材料对于尼古丁的最大吸附量达到145μg/g，约为活性炭材料的5倍。另外，气凝胶海绵材料对香烟烟雾中其他数种主要成分的吸附性能也远超活性炭材料，对双吡啶(酚类)有着活性炭材料所不具有的吸附性。
表3
Figure BDA0002914032770000092
上述气凝胶海绵材料结构稳定，吸附性能极佳，例如可用作吸附剂，尤其用于吸附空气中的有害气体，优选甲醛、苯、香烟烟雾等。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施例。另外，本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (17)

1.一种气凝胶海绵材料，其特征在于，所述气凝胶海绵材料由以下质量份的原料制成：(1)硅烷偶联剂1-5份；(2)表面活性剂5-15份；(3)溶剂15-55份；(4)二氧化硅溶胶50-90份；(5)水性胶黏剂10-40份；(6)改性多孔海绵5-40份，所述气凝胶海绵材料的甲醛蒸气最大吸附量大于80mg/g。
2.根据权利要求1所述的气凝胶海绵材料，其特征在于，所述气凝胶海绵材料的甲醛蒸气最大吸附量大于130mg/g。
3.根据权利要求1所述的气凝胶海绵材料，其特征在于，所述气凝胶海绵材料的苯蒸气最大吸附量大于100mg/g。
4.根据权利要求1所述的气凝胶海绵材料，其特征在于，所述气凝胶海绵材料的苯蒸气最大吸附量大于200mg/g。
5.根据权利要求1所述的气凝胶海绵材料，其特征在于，所述气凝胶海绵材料对于香烟烟雾中尼古丁的最大吸附量达到145μg/g。
6.根据权利要求1所述的气凝胶海绵材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的气凝胶海绵材料，其特征在于，所述表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐三油酸酯、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的气凝胶海绵材料，其特征在于，所述溶剂为纯水或者甲醇、乙醇、正丁醇中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的气凝胶海绵材料，其特征在于，所述水性胶黏剂为聚乙烯醇类水性胶黏剂、乙烯乙酸酯类水性胶黏剂、丙烯酸类水性胶黏剂、纤维素水性胶黏剂、聚氨酯类水性胶黏剂、环氧水性胶黏剂、酚醛水性胶黏剂、有机硅类水性胶黏剂、橡胶类水性胶黏剂中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的气凝胶海绵材料，其特征在于，所述改性多孔海绵材料为经过改性的三聚氰胺海绵、聚氨酯海绵、聚乙烯海绵、聚乙烯醇海绵、EVA海绵、无纺布海绵中的一种或多种。
11.根据权利要求1所述的气凝胶海绵材料，其特征在于，所述改性多孔海绵由多孔海绵浸渍于质量比为(1-3):(2-10):(80-200)的羧甲基纤维素钠、环氧氯丙烷和纯水的混合物中然后再烘干而制备。
12.一种制备如权利要求1所述的气凝胶海绵材料的方法，其包括以下步骤：
S1.将1-5质量份硅烷偶联剂、5-15质量份表面活性剂和15-55质量份溶剂混合并搅拌得到混合液；
S2.将50-90质量份二氧化硅溶胶加入到所述混合液中并搅拌得到二氧化硅溶胶浆料；
S3.将10-40质量份水性胶黏剂加入到所述二氧化硅溶胶浆料中并搅拌得到二氧化硅溶胶浆料；
S4.将5-40质量份改性多孔海绵浸渍于S3得到的二氧化硅溶胶浆料中；
S5.将经过浸渍的改性多孔海绵取出，沥干并置入冷冻干燥箱中至完全干燥，得到所述气凝胶海绵材料。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤S’：由摩尔质量比为(3.0-10.0):(30-60):(1-5):(3×10-4-6×10-4)的正硅酸乙酯(TEOS)、溶剂、纯水和催化剂制备二氧化硅溶胶，其中所述溶剂为无水乙醇、丙酮、丁酮中的一种或多种；所述催化剂为盐酸、硝酸、醋酸、氨水中的一种或多种。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤S”：由多孔海绵浸渍于质量比为(1-3):(2-10):(80-200)的羧甲基纤维素钠、环氧氯丙烷和纯水的混合物中然后再烘干而制备改性多孔海绵。
15.一种如权利要求1所述的气凝胶海绵材料用作吸附剂的用途。
16.根据权利要求14所述的用途，其特征在于，所述吸附剂用于吸附空气中的有害气体。
17.根据权利要求15所述的用途，其特征在于，所述有害气体为甲醛、苯、香烟烟雾。
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