[發(fā)明專利]一種中空管狀復(fù)合吸油材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310514365.1
• 申請日: 2013-10-26
• 公開（公告）號: CN103521199A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖長發(fā);胡宵;趙健
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/40
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及吸附功能材料技術(shù)，具體為一種中空管狀復(fù)合吸油材料的制備方法。該吸油材料為一種以石墨烯為表面吸附層、以中空管狀多孔聚合物材料為基質(zhì)層制成的，具有良好的連續(xù)、高效吸附油品和油水分離功能。

背景技術(shù)

目前，工業(yè)有機廢水及海上油船、油井的泄漏事故頻發(fā)，造成的水體環(huán)境污染日趨嚴重，已對水中生物和人類健康構(gòu)成嚴重威脅。如何快速處理環(huán)境污染事故中的有機污染物成為了研究的熱點。其中快速油水分離和高效吸油材料更是亟待開發(fā)。石墨烯基多孔聚合物吸油材料作為一種新型功能高分子材料，具有超疏水性、吸收倍率高等特點。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家A.K.Geim和K.S.Novoselov在實驗室里成功地從石墨中分離出了石墨烯，作為一種二維碳材料，石墨烯及其衍生物因其獨特的物理化學(xué)性質(zhì)已引起研究人員極大的關(guān)注。石墨烯由于水分子間的結(jié)合能遠大于石墨烯對水分子的吸附能，因此水分子在石墨烯表面團簇，表現(xiàn)出良好的超疏水性。比利時的O.Leenaerts利用密度泛函理論表明石墨烯具有疏水性（Leenaerts?O,Partoens?B,Peeters?F?M.Water?on?graphene:hydrophobicity?and?dipole?moment?using?density?functional?theory[J].Physical?Review?B,2009,79(23):235440）。國內(nèi)方面，北京大學(xué)、中國人民大學(xué)、臺灣清華大學(xué)等科研機構(gòu)也對石墨烯的疏水性進行了研究，結(jié)果表明，無規(guī)則疊放的多層石墨烯易形成微觀結(jié)構(gòu)，石墨烯的折疊和聚集易形成納米結(jié)構(gòu)。這些微觀結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)增強了其疏水性（Zhang?X,Wan?S,Pu?J,et?al.Highly?hydrophobic?and?adhesive?performance?of?graphene?films[J].Journal?of?Materials?Chemistry,2011,21(33):12251-12258;Zhou?Y,Xu?F,Jiang?G,et?al.Superhydrophobic?and?high?adhesive?performance?of?functionalized?graphene?films[J].Powder?Technology,2012:247-251）。2011年，D.Zha與北京大學(xué)的研究人員合作，首先采用擴散法使水或甲醇進入聚偏氟乙烯（PVDF）/石墨烯的二甲基甲酰胺（DMF）分散液，進而獲得PVDF/石墨烯凝膠，其后用水替換凝膠中的DMF，通過凍干技術(shù)獲得超疏水親油性PVDF/石墨烯多孔材料（Zha?D,Mei?S,Wang?Z,et?al.Superhydrophobic?polyvinylidene?fluoride/graphene?porous?materials[J].Carbon,2011,49(15):5166-5172.）。然而，該方法在制備過程中需使用溶劑替換凝膠中的DMF，制備工藝復(fù)雜。2012年，臺灣清華大學(xué)的D.D.Nguyen將三聚氰胺海綿浸漬在石墨烯的乙醇分散液中，獲得涂覆有石墨烯的海綿，其后在海綿表面浸漬涂覆聚二甲基硅氧烷（PDMS）獲得具有超疏水超親油性的石墨烯基海綿（Nguyen?D?D,Tai?N?H,Lee?S?B,et?al.Superhydrophobic?and?superoleophilic?properties?of?graphene-based?sponges?fabricated?using?a?facile?dip?coating?method[J].Energy&Environmental?Science,2012,5(7):7908-7912.）。該類石墨烯基多孔聚合物吸油材料具有吸附量大、油水選擇性好等特點，然而，所制備吸油材料只能用于油水體系的間歇（靜態(tài)）吸附，無法實現(xiàn)油水體系的連續(xù)（動態(tài)）高效吸附與分離，工業(yè)上規(guī)模應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種中空管狀復(fù)合吸油材料的制備方法。該制備方法是以石墨烯為表面吸附層、以中空管狀多孔聚合物材料為基質(zhì)層，經(jīng)浸漬涂覆工藝制成，具有工藝相對簡單，易產(chǎn)業(yè)化實施等特點；該制備方法所得的吸油材料具有吸附量大，油水選擇性好，在油品中不溶脹，適用性廣泛等特點，有望實現(xiàn)工業(yè)化的動態(tài)連續(xù)油水分離。

本發(fā)明解決所述制備方法技術(shù)問題的技術(shù)方案是：設(shè)計一種中空管狀復(fù)合吸油材料的制備方法，該制備方法以石墨烯為表面吸附層、以中空管狀多孔聚合物材料為基質(zhì)層，并采用如下工藝：