[發明專利]一種光催化性油水分離材料及制備方法

有效

• 申請號: 202011476717.5
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112744896B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 劉宇程;祝夢;陳明燕;王茂仁;廖茂芪;甘冬
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C02F1/40
• 分類號: C02F1/40;C02F1/30;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產權代理有限公司 44525
• 代理人: 胡石開

本發明公開了一種光催化性油水分離材料及其制備方法，包括以下步驟：將基底材料和金屬摻雜材料清洗干凈，干燥后備用；配置胺類單體和酸堿緩沖試劑的混合溶液，將基底材料浸泡其中，在振蕩條件下反應，得到附著胺類單體聚合物的基底材料；將可溶性金屬添加劑、有機配體試劑溶解到有機溶劑中，超聲攪拌均勻后，得到具有光催化性能的金屬有機框架材料(MOFs)反應溶液；金屬摻雜材料、附著胺類的基底材料和MOFs反應溶液置于反應釜中進行水熱反應，將反應后的基底材料清洗、干燥后即得。本發明制備的光催化油水分離材料，由于減小了MOFs的禁帶寬度使其具有高效光催化性能，同時金屬摻雜材料通過清洗后可回收再利用，在一定程度上減小了制備成本，實現了資源利用的最大化。

技術領域

本發明涉及油水分離技術領域，具體涉及一種光催化性油水分離材料及制備方法。

背景技術

原油開采，海上漏油事故，生活污水等造成的大量含油廢水目前仍然是困擾環境的一大難題。常用的含油廢水處理方法存在分離效率低，能耗高，試劑成本高，以及油資源浪費等問題，亟待解決。隨著材料科學的發展，特殊潤濕性材料在油水分離領域取得了一定的成果。通過設計材料表面的特殊潤濕性，得到“除水型”超親水/超疏油的和“除油型”超疏水/超親油的兩種油水分離材料。親油材料在油水分離過程中容易被油污染，清洗過程容易造成二次污染，而親水性材料可以避免材料被油污染的問題。此外，考慮到染料廢水對水生生物光合作用、生活以及人類健康的危害，在設計油水分離材料的同時兼顧處理廢水中的有機染料，同時具備分離和純化兩種功能，可以在一定程度上提高廢水的處理效果和效率。

專利CN110860218A公開了一種具有光催化功能的油水分離微孔膜，但處理粒徑較大的油滴容易造成孔道堵塞，且特殊潤濕性未達到超疏水狀態。專利CN201711109397.8公開了一種具有自清潔功能的超疏水網，在紫外光下可實現對染料的降解。專利CN106362439A公開了一種采用激光表面修飾技術制備的超親水/水下超疏油性的油水分離金屬網，該網具有油水分離性能。CN108404683A公開了一種具有微納米結構的MOFs修飾的金屬網復合膜，具有高效的油水分離性能。文獻(Desalination，2019，491：114558）報道了利用AgCO3摻雜的MOFs材料制備了具有光催化性的PVDF復合膜，該復合膜可實現油水乳液的分離和污染物的降解。文章（CHEM ENG J, 2017, 307:803-811）報道了一種使用陽極氧化法，在銅網上制備了具有超親水性/水下超疏油性的花椰菜形狀的CuWO4@Cu2O復合膜，可以實現高效油水混合物分離，還可以光催化降解水中有機污染物。文獻（NAT COMMUN,2012, 3:1025）利用光催化材料TiO2制備了一種可以同時實現油水分離和光降解廢水的材料。文獻（ADV MATER, 2013, 25:4192-4198）同樣使用光催化材料TiO2，在聚苯并惡嗪修飾作用下，制備了一種集光催化和油水分離性能于一體的棉織物油水分離材料。上述研究雖然成功制備了集分離和純化性能與一體的特殊潤濕性材料，但存在以下問題亟待解決：

（1）油水分離復合膜材料穩定性差，孔道小易發生堵塞，且PVDF等聚合物膜在強酸、強堿等極端環境下穩定性差，膜易受到腐蝕等問題，長時間工作性能不佳；

（2）制備方法復雜，激光表面修飾技術等能耗高，不易操作，采用含氟等有毒試劑進行修飾雖能提高油水分離性能，但環保性差，重復利用性不佳；

（3）使用本征態的光催化材料MOFs和TiO₂，原材料的禁帶寬度較大，對太陽能的利用有限，光催化效率低。

發明內容

鑒于以上技術問題，本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種光催化性油水分離材料的制備方法，其具有超親水性/水下超疏油性，同時采用雙金屬中心結構的MOFs，減小了MOFs的禁帶寬度，增大MOFs的光利用率。

本發明采用以下技術方案，一種光催化性油水分離材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、將基底材料和金屬摻雜材料依次用醇類溶劑、稀酸溶液、去離子水清洗，干燥后備用；