[發明專利]一種智能超疏水材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010946712.8
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112108130B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 許旭;李響;張蕾
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;B01J27/06;B01J35/08;B01J31/06;B01D17/022;C02F1/28;C02F1/30;C02F1/40;C02F101/30
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

本發明提供一種智能響應型超疏水材料及其制備方法和應用，制備方法為：將五水合硝酸鉍完全溶解于硝酸中，加入鹽酸分離得到白色沉淀，加入冰醋酸靜置后洗滌，烘干得到羥基化的3D?C?BiOCl微球；加入無水乙醇和3?氨丙基三甲氧基硅烷，活化后加入MS攪拌，烘干得到3D?C?BiOCl@MS；將十二烷二羧酸和疏水性月桂酸在超聲處理下溶于無水乙醇中作為修飾溶液，將3D?C?BiOCl@MS放入修飾溶液中室溫浸泡，取出烘干得到目標產物S?3D?C?BiOCl@MS。本發明所述的制備方法生產成本低，合成的材料具有超疏水特性、pH響應性和光催化降解能力，油水分離實驗中對油的吸附效率高以及光催化降解污染物測試中對污染物的降解效率極高。

技術領域

本發明涉及一種智能超疏水材料及其制備方法和應用，具體涉及一種利用超疏水微球和表面修飾技術對基底材料進行修飾制備超疏水材料的通用方法，屬于材料技術領域。

背景技術

隨著人類社會工業化進程速度的加快，工業生產過程中排放的大量的含有機污染物的廢水以及石油開采和煉制過程中泄露的原油，對水資源以及生態環境造成了嚴重的污染，導致全球范圍內嚴重的環境破壞。因此，開發一種高效且環保的方法用來處理和回收油類污染物具有深遠的意義。傳統的油水分離技術操作繁瑣、殘留率高，很難實現對油類污染物快速高效地回收。超疏水材料作為一種新型的油水分離材料具有良好的潤濕性、高分離效率、高選擇性、操作簡單、適用范圍廣、綠色環保等優點而備受人們的關注。分離層狀污染物以及降解可溶性污染物是當前廢水處理的兩個關鍵步驟。然而，傳統的超疏水材料的功能較為單一，只適用于層狀油水混合物的分離，尚不能滿足復雜污染體系中油水分離的需求，因此需要開發一種多功能、具有智能響應能力且環保的新型油水分離材料。

目前，超疏水/超親油材料是一類典型的油水分離材料。超疏水/超親油材料其表面與水滴之間的接觸角大于150°，而與油滴間的接觸角接近或者等于0°。超疏水-超親油的性能使得油相能夠很容易地在材料表面鋪展、吸收以及滲透，而水相會被排斥，這樣油相就能從水油混合體系中分離出來。由于材料本身具有較高的孔隙率，使其具有大的飽和吸附量，從而可以實現高效率的油水分離。然而目前的超疏水/超親油材料在制備過程中，通常使用氟化物等有害藥品進行改性，污染環境，對人體健康有害。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工藝簡單、使用方便且可重復使用的智能超疏水材料的制備方法。本發明的超疏水材料具有高吸油能力、選擇性分離油水混合物能力、光降解污染物能力和材料循環利用的性能。

一種智能超疏水材料，通過簡單攪拌的方法合成了具有可見光響應的羥基化的三維細胞狀BiOCl微球(3D-C-BiOCl)并以3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTES)作為交聯劑將其固定在三聚氰胺海綿(MS)表面，在構建粗糙表面的同時將光催化降解的能力引入到海綿中。經過具有pH響應能力的十二烷二羧酸(DDA)以及疏水性月桂酸(LA)的修飾接枝，合成了兼具光催化降解功能及pH響應能力的智能超濕潤性S-3D-C-BiOCl@MS材料。

一種智能超疏水材料，制備方法如下：

1)將五水合硝酸鉍完全溶解于硝酸中，逐滴加入鹽酸并持續攪拌，離心分離后得到白色沉淀，洗滌至中性，加入冰醋酸靜置4h后洗滌至中性，烘干得到羥基化的3D-C-BiOCl微球；

2)向裝有羥基化的3D-C-BiOCl微球的容器中加入無水乙醇和3-氨丙基三甲氧基硅烷，進行活化，活化后加入三聚氰胺海綿在室溫下持續攪拌，12h后將三聚氰胺海綿取出烘干得到了3D-C-BiOCl涂覆的3D-C-BiOCl@MS；

3)將十二烷二羧酸和疏水性月桂酸在超聲處理下溶于無水乙醇中作為修飾溶液，將 3D-C-BiOCl@MS放入修飾溶液中室溫浸泡，取出烘干得到目標產物S-3D-C-BiOCl@MS。

上述的一種智能超疏水材料，步驟1)中，按摩爾比，硝酸鉍：硝酸：鹽酸＝1：20： 6。