[發明專利]一種石墨烯修飾的超疏水吸附材料的制備方法

有效

• 申請號: 201510060694.2
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104607161B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 路建美;陳冬赟
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;B01D17/022;C02F1/28
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，具體涉及到一種超疏水/超親油的吸附材料的制備與應用。

背景技術

表面改性是將功能性（超疏水性、超親油性、兩親性等）的小分子或聚合物修飾到二維或三維載體材料表面上，從而制備出表面改性的復合材料。 其中，由于功能性的分子處于原有材料的表面，因此，復合材料主要的性質主要取決于表面分子的性質。 例如，將一些疏水性的化學分子修飾到親水材料表面上，就可以將其表面親水性改變成疏水性。目前，其改性方法主要包括兩類：一是：物理包裹，二：化學修飾。物理包裹主要是指旋涂等方法將聚合物修飾到載休表面。化學修飾是通過有機分子間化學反應將其修飾到載體表面。表面材料與載體材料之間的相容性/界面結合力是表面改性復合材料性能穩定的關鍵。

三聚氰胺泡沫（MF）是一種以三聚氰胺-甲醛聚合成的高分子材料，具有外柔內剛的特性，有很強的分子級摩擦功能，由于其獨特的空間三維網狀結構而具有良好的隔音、吸聲降噪效果，并且三聚氰胺本身還有氮元素，遇高溫時會發生分解釋放出氮氣，降低可燃氣體的濃度，同時立即在表面形成阻滯燃燒的致密焦炭層，當明火離開即自動熄滅；由于其具有良好的熱穩定性，化學穩定性，阻燃性，高彈性等，使其在生活中有著廣泛性，同時，其三維，多孔的結構，使其成為制備吸附材料的理想的載體。但是，作為一種兩親性材料，三聚氰胺泡沫對于油水混合物不能選擇性吸收，因此，限制了其在油水處理及分離的應用。

現有技術中，有人利用氣相沉積法在制得的三聚氰胺泡沫的開孔上噴灑含有多碳烷基的化合物如十八烷基異氰酸酯，然后進行疏水化，可用作過濾器件；也有采用疏水蛋白來處理MF泡沫，所用疏水蛋白為絲狀真菌中的含有150個左右氨基酸的小蛋白質；雖然現有方法對MF泡沫的疏水性略有改善，但是過程復雜且效果不明顯。

同時現有的化學方法，主要以氨水、水合肼(高毒易爆)、乙二胺等做還原劑，導致制備過程復雜，制備時間超過1天、涉及有毒試劑；因此，需要研發一種快速、安全、環保的方法改性三聚氰胺泡沫，擴展其工業應用。

發明內容

本發明目的是提供一種石墨烯修飾的超疏水吸附材料的制備方法，由此將石墨烯自組裝到三聚氰胺泡沫表面，制備出超親油的吸附材料，以實現其在污油處理及油水分離方面得到廣泛的應用，擴展三聚氰胺泡沫的改性應用。

為達到上述發明目的，本發明采用的具體技術方案是：

一種石墨烯修飾的超疏水吸附材料的制備方法，包括以下步驟：將氧化石墨烯加入水中，超聲分散配成濃度為1～5 mg/mL的氧化石墨烯溶液；然后將三聚氰胺泡沫浸泡在氧化石墨烯溶液中；最后將浸泡后的三聚氰胺泡沫于170～190 ℃下處理5.5～6.5小時，即得到石墨烯修飾的超疏水吸附材料（GMF）。

優選的，所述氧化石墨烯溶液的濃度為3 mg/mL。在此條件下，GMF的疏水性好；同時，改性后的材料孔隙率合適，其吸油倍率高。

優選的，將三聚氰胺泡沫浸泡在氧化石墨烯溶液中5～10 min，確保其被氧化石墨烯充分濕潤。

優選的，浸泡后的三聚氰胺泡沫于180℃下處理6小時。

本發明還公開了由上述制備方法制備的石墨烯修飾的超疏水吸附材料。所述石墨烯修飾的超疏水吸附材料對有機溶劑和油的吸附被率高達140倍，可再重復性好，在其循環使用50 次之后，仍然保持著較高的吸附倍率；可用于污油處理及油水分離，因此本發明還公開了其在制備油水分離材料中的應用。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：

本發明首次將石墨烯用于修飾三聚氰胺泡沫，得到了石墨烯修飾的超疏水吸附材料，對有機溶劑和油的吸附被率高達140倍，可再重復性好，在其循環使用50 次之后，仍然保持著較高的吸附倍率；并且本發明克服了現有技術改善三聚氰胺泡沫疏水性時試劑價格昂貴、有毒和制備步驟復雜等缺陷，僅需低成本材料，在簡單操作下，利用常規設備即得到超疏水吸附材料，取得了意想不到的效果；而且產品可快速工業化生產，以應對緊急事故，擴展了三聚氰胺泡沫的應用。

附圖說明

圖1為實施例一中三聚氰胺泡沫以及石墨烯修飾的超疏水吸附材料的SEM 圖；

圖2為實施例一中MF泡沫（白色）和GMF（黑色）水接觸角測試圖；

圖3為實施例二中石墨烯修飾的超疏水吸附材料對有機溶劑吸附效果圖；

圖4為實施例三中石墨烯修飾的超疏水吸附材料對油水分離圖；

圖5為實施例四中石墨烯修飾的超疏水吸附材料對常見有機溶劑吸取倍率與循環次數圖。