[發(fā)明專利]一種基于仿生貽貝的超疏水金屬網(wǎng)及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010760268.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111871003A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宇程;祝夢(mèng);陳明燕;王茂仁;白楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D17/022
• 分類號(hào): B01D17/022
• 代理公司: 成都領(lǐng)航高智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51285
• 代理人: 蔣金梅

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于仿生貽貝的超疏水金屬網(wǎng)及其制備方法和應(yīng)用，屬于油水分離材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的制備方法如下：對(duì)金屬網(wǎng)進(jìn)行預(yù)處理，除去表面的氧化物和油脂；將金屬網(wǎng)依次浸沒(méi)在一定濃度的多巴胺溶液、金屬鹽溶液、長(zhǎng)鏈氨基化合物的溶液中反應(yīng)，最后進(jìn)行干燥。本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)單環(huán)保，能耗低，成本低廉，有利于大規(guī)模生產(chǎn)；本發(fā)明的金屬絲網(wǎng)上覆蓋一層粗糙的金屬納米團(tuán)簇，具有較高的耐酸、耐堿、耐鹽、耐有機(jī)溶劑以及抗菌性能，可以實(shí)現(xiàn)在重力作用下含油廢水中重油和輕油混合物的高效分離，應(yīng)用到含油廢水的處理，分離效率高達(dá)99.8％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油水分離材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及基于仿生貽貝的超疏水金屬網(wǎng)及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

油水分離是一種界面現(xiàn)象，特殊潤(rùn)濕性材料對(duì)混合物中油相和水相顯示了相反的潤(rùn)濕行為，可以實(shí)現(xiàn)各種油水混合物的高效分離。最早發(fā)現(xiàn)的超潤(rùn)濕材料是超疏水的，其表面在空氣中對(duì)水的接觸角大于150°，這種材料的表面具有極低的表面能，是一種性能優(yōu)異的油水分離材料。目前，超潤(rùn)濕材料主要通過(guò)兩種方法制備，一是在材料表面構(gòu)造粗糙結(jié)構(gòu)，二是使用低表面能試劑(長(zhǎng)鏈烷基或含氟試劑)進(jìn)行修飾表面修飾。超疏水材料的快速發(fā)展，在油水分離、太陽(yáng)能電池、傳感器等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。超疏水材料是選擇性的潤(rùn)濕和排斥，以實(shí)現(xiàn)分離。目前的超疏水材料主要存在以下問(wèn)題：

(1)超疏水材料表面粗糙結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不佳，含氟化合物價(jià)格昂貴且環(huán)保性差，在一定程度上限制了超疏水材料的發(fā)展和應(yīng)用。

(2)制作周期長(zhǎng)、工藝復(fù)雜、制備成本高、性能單一、防污性能差。

(3)一些超疏水材料化學(xué)穩(wěn)定性差、性能單一，難以應(yīng)用于復(fù)雜惡劣的工作環(huán)境。

近年來(lái)，超疏水金屬網(wǎng)材料在油水分離中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。金屬網(wǎng)具有機(jī)械性能強(qiáng)、孔徑可調(diào)的特點(diǎn)，能將油水混合物和乳化液分離而無(wú)二次污染。此外，它還能集防污染、防腐、防火、光催化性能于一體，可以在一定程度上解決不同密度油品的污染問(wèn)題，在油水分離、自清潔材料、智能響應(yīng)性等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用價(jià)值。Luo等[ACSOmega,2019,4,20486-20492]通過(guò)簡(jiǎn)單的一步電沉積方法在含氟電解液中合成了Cu@CF-Ni材料，材料表面為花菜狀的含氟/鎳結(jié)構(gòu)，具有良好的超親水和水下超疏油性。Khosravi等[Sep.Purif.Technol,2019,215,573-581]通過(guò)原位生長(zhǎng)法在銅網(wǎng)上制備了CuS和Cu2S納米微粒，經(jīng)硬脂酸進(jìn)一步改性，得到了超疏水材料。上述制備的金屬網(wǎng)均具有超疏水或超親水性能，但使用了含氟的有毒溶劑和涂層材料，可能導(dǎo)致二次污染，且制備方法能耗高，制備工藝復(fù)雜，需要特殊儀器設(shè)備，大大降低了其應(yīng)用價(jià)值。此外，專利CN201310100511.6公開(kāi)了一種超疏水膜，其在金屬基體表面依次設(shè)置多巴胺聚合物層、銀微粒層以及與銀微粒結(jié)合的硫醇基，該專利使用1H，1H，2H，2H-全氟十二烷硫醇進(jìn)行低表面能修飾，毒性較大，環(huán)保性差，而且其硫醇基通過(guò)化學(xué)鍵與銀微粒相結(jié)合，穩(wěn)定性不高。

綜上所述，當(dāng)前的油水分離材料在環(huán)保性、穩(wěn)定性以及耐受性等方面均有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種基于仿生貽貝的超疏水金屬網(wǎng)，該超疏水金屬網(wǎng)采用綠色原料制備且具有高防污性能、自清潔性能和耐受性能。本目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于仿生貽貝的超疏水金屬網(wǎng)，所述超疏水金屬網(wǎng)以二維不銹鋼絲網(wǎng)為基體，基體表面以多巴胺為交聯(lián)劑、覆蓋致密的微納米粗糙結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)鏈氨基化合物，所述的微納米粗糙結(jié)構(gòu)為金屬納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述金屬納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)由Au粒子、Ag粒子或Pt粒子構(gòu)成。

優(yōu)選的，所述氨基化合物為十六胺和十八胺。

優(yōu)選的，所述不銹鋼絲網(wǎng)孔徑為200目～400目。