[發明專利]一種泡沫多孔石墨烯/聚吡咯復合吸油材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210084705.7
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN102617853A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 柳麗芬;李華;陳會萍;楊鳳林;庫培佳;李仁杰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C08G73/06
• 分類號: C08G73/06;C08K9/06;C08K3/04;C08F112/08;C08F120/18;C08L79/04;C08L25/06;C08L33/10;C09K3/32
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于環境保護和復合材料技術領域，涉及一種泡沫多孔復合材料的制備方法，該材料可以用來處理油類泄漏造成的污染。

背景技術

隨著全球工業化進程的加速，海洋的環境污染問題也越發突出。尤其是海上石油泄漏事故，常常造成十分嚴重的生態后果；伴隨而來的火災，則會污染大氣導致一系列的二次污染。目前用來處理水面或土壤上的油污染，使用吸油材料是最為常用和較安全的方法。

常見的吸油材料可以分為無機材料、有機高分子材料兩大類，無機材料吸油量少，體積大，運輸成本高，吸油的同時也吸水，并且不可燃棄，在一定程度上限制了其的大規模應用。有機高分子材料如聚丙烯合成吸附材料，有良好的疏水和親油性，但是這些吸油材料吸油倍率較低一般為10-15倍，且價格昂貴。中國專利CN?101244379A公開了一種以泥炭作為主要原料，通過原料篩選、風干粉碎、改性處理、成品加工制備的吸油材料，可吸附原油15-20倍，吸油倍率不高，而且對泥炭原料依賴較大。中國專利CN?101838372A公開了一種以纖維為載體，將聚合物聚合在纖維載體上的吸油材料，首先將纖維載體浸入聚合物共聚體系中，使纖維載體吸附共聚體系液體，然后引發聚合物聚合，得到吸油材料，能夠吸收自身重量4-18倍的苯。保油性較好，但是同樣吸油倍率不高，難以應對頻發的溢油事故。

石墨烯復合材料是一個全新的領域，石墨烯理論比表面積可以達到2620m²/g，具有潛在的高吸油性能，但是由于石墨烯的片層結構和容易聚集的特點，很容易形成孔隙度較低的二維結構材料，無法獲得有較高孔隙率的泡沫多孔結構，吸油性能不高。因此制備具有三維結構多孔泡沫狀石墨烯材料，不僅能提高其吸油性能，而且也有利于石墨烯復合材料的其他應用。目前有文獻報道采用氣象沉積法以泡沫鎳為模板形成泡沫結構石墨烯，該方法價格昂貴且操作復雜，對設備要求較高，另外有文獻報道利用石墨烯自身的π鍵疊加得到多孔石墨烯，但這種石墨烯結構較為脆弱，容易塌陷，重復利用性較差。

發明內容

本發明目的是提供制備一種泡沫多孔石墨烯/聚吡咯高效復合吸油材料的制備方法，將功能化的氧化石墨烯和吡咯和其他聚合物在水熱條件下聚合組裝，得到具有三維空間結構泡沫多孔狀石墨烯/聚吡咯復合吸油材料，對油類的吸附倍率能達到40-50倍，且結構更為牢固，能夠重復利用。

本發明的技術方案如下：

a)所述氧化石墨是以石墨為原料，由Hummers法(參見ACS?Nano，2010，4(7)，pp?4324-4330)制得；

b)將步驟a)所得的氧化石墨分散到體積比乙醇/水＝100∶1-4的溶液中，加熱至50-80℃，在上述體系中加入與氧化石墨質量比為0.8-1的KH570，反應4h，產物用乙醇和去離子水洗滌數次，在60℃條件下真空干燥48h，得功能化的氧化石墨；

c)將步驟b)所得的功能化氧化石墨產物超聲6h分散到水中配成1-3mg/ml的氧化石墨烯水溶液，在該溶液中加入與氧化石墨質量比為0.6-1的吡咯、與氧化石墨質量比為0-0.5的苯乙烯或甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸十二酯和氧化石墨質量分數的2.5％-10％的過硫酸銨或過硫酸鉀引發劑。在水熱反應釜中于160-180℃恒溫反應10h，得黑色固體；

d)將步驟c)所得的黑色固體經過冷凍干燥得到具有三維結構的石墨烯/聚吡咯的復合吸油材料。

本發明的效果和益處是該方法采用化學法得到具有三維空間結構的石墨烯/聚吡咯復合吸油材料，材料具有石墨烯的疏水性和大比表面積，同時三維結構能夠容納大量油分子，該方法不僅操作簡單，反應條件溫和，能夠大量生產，而且吸油性能高，對油類的吸附倍率能達到40-50倍，可用來應對頻發的溢油事故。

具體實施方式

以下結合技術方案詳細敘述本發明的具體實施方式。

實施例1：

1)將氧化石墨分散到體積比乙醇/水＝100∶1的溶液中，加熱至50℃，在上述體系中加入與氧化石墨質量比為0.8的KH570，反應4h，產物用乙醇和去離子水洗滌數次，在60℃條件下真空干燥48h，得功能化的氧化石墨。

2)將功能化氧化石墨產物超聲6h分散到水中配成1.5mg/ml的氧化石墨烯水溶液，在該溶液中加入與氧化石墨質量比為0.8的吡咯、與氧化石墨質量比為0.1的苯乙烯和氧化石墨質量分數的2.5％的過硫酸銨引發劑。在水熱反應釜中于160℃恒溫反應10h，得黑色固體。

3)將黑色固體經過冷凍干燥得到具有三維結構的石墨烯/聚吡咯吸油材料A。

實施例2：