超疏水-亲油多孔材料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供一种超疏水‑亲油多孔材料、其制备方法及应用。所述超疏水‑亲油多孔材料包括：金属网络结构，以及，覆盖于金属网络结构上有机‑无机杂化涂层，所述有机‑无机杂化涂层主要由植酸与含氟硅烷反应形成。本发明专利技术通过植酸与含氟硅烷的共缩合以及植酸与金属网格结构的螯合，在金属网格结构表面形成有机‑无机杂化的微纳结构，实现金属网格结构表面的超疏水‑亲油改性。本发明专利技术的超疏水‑亲油多孔材料能在水面漂浮，可高效地回收水上不同种类的浮油，且在高盐雾环境下具有稳定的超疏水性以及耐蚀性，吸油倍率高、油水分离效率高，同时其制备方法简单、成本低、可大规模制备，具有很好的工业应用前景。

Superhydrophobic-lipophilic porous materials, their preparation methods and Applications

【技术实现步骤摘要】
超疏水-亲油多孔材料、其制备方法及应用
本专利技术涉及一种疏水亲油材料，具体涉及一种超疏水-亲油多孔材料、其制备方法及在海上溢油回收以及油水分离中的应用，属于功能性材料领域。
技术介绍
随着社会工业的发展，溢油事件，来源于石油勘探、运输、储存等的泄露，不仅造成能源的巨大损失，而且对生态系统造成不利影响。传统的溢油回收技术和材料如集油机、油分散剂、亲油性、吸油材料等，由于其吸附能力低、效率低、油不可回收、可重复利用性差、二次污染严重，无法满足海洋环境保护和资源化利用的需要。特别指出的是，传统的方法回收的油含有大量的水，很难进行后续的再加工。因而，急需开发高效、节能、经济的吸油材料及技术。超疏水-超亲油的柔性三维多孔吸附材料能够有效地除去和回收水面的浮油，已成为具有发展前景的溢油回收材料。但现有的此类柔性三维多孔吸附材料往往存在制备工艺复杂，成本高，难以批量制备，稳定性及耐蚀性差，油水分离效率仍有待提升等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种超疏水-亲油多孔材料、其制备方法及应用，从而克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种超疏水-亲油多孔材料，其包括：金属网络结构，以及，覆盖于金属网络结构上有机-无机杂化涂层，所述有机-无机杂化涂层主要由植酸与含氟硅烷反应形成。进一步的，所述超疏水-亲油多孔材料对水的接触角>150°，对油的接触角为0°，滚动角<10°。进一步的，所述超疏水-亲油多孔材料能在水面漂浮。本专利技术实施例还提供了一种制备所述超疏水-亲油多孔材料的方法，其包括：将金属网络结构置于温度为10～40℃的浸渍液内浸泡4～12小时，之后干燥，获得超疏水-亲油多孔材料，所述浸渍液为含植酸和含氟硅烷的溶液。本专利技术实施例还提供了所述超疏水-亲油多孔材料于吸附收集水面浮油或分离油水混合体系中的用途。较之现有技术，本专利技术的有益效果至少在于：(1)本专利技术利用植酸-含氟硅烷有机-无机杂化，通过植酸与含氟硅烷的共缩合以及植酸与金属网格结构的螯合，在金属网格结构表面形成微纳结构，实现其表面超疏水-亲油，并使之具备水面浮油吸附回收或油水分离能力，该工艺简单，成本低，可大规模制备，具有很好的工业应用前景；(2)本专利技术的超疏水-亲油多孔材料能在水面漂浮，可高效地回收水上不同种类的浮油，吸油倍率高，油水分离效率高，且在高盐雾环境下具有稳定的超疏水性以及耐蚀性。附图说明图1A为实施例1中未改性的金属铜网的SEM图；图1B-图1D是实施例1制备的超疏水-亲油多孔材料的SEM图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术实施例的一个方面提供的一种超疏水-亲油多孔材料包括：金属网络结构，以及，覆盖于金属网络结构上有机-无机杂化涂层，所述有机-无机杂化涂层主要由植酸与含氟硅烷反应形成。进一步的，所述超疏水-亲油多孔材料对水的接触角>150°，对油的接触角为0°，滚动角<10°。进一步的，所述超疏水-亲油多孔材料能在水面漂浮。进一步的，所述金属网络结构所含孔洞的孔径为50～100微米。进一步的，所述金属网络结构形成有微纳结构。进一步的，所述金属网络结构可以是铜网、镍网、不锈钢网等，且不限于此。本专利技术实施例的另一个方面提供的一种制备所述超疏水-亲油多孔材料的方法包括：将金属网络结构置于温度为10～40℃的浸渍液内浸泡4～12小时，之后干燥，获得超疏水-亲油多孔材料，所述浸渍液为含植酸和含氟硅烷的溶液。进一步的，所述浸渍液主要由植酸水溶液和含氟硅烷乙醇溶液混合形成。进一步的，所述植酸与含氟硅烷的质量比优选为1：0.5～2。优选的，所述植酸的用量占浸渍液质量的0.5‰～2‰。优选的，所述含氟硅烷的用量占浸渍液质量的0.5‰～2‰。进一步的，所述含氟硅烷包括三氟丙基三乙氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷，三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷中任意一种或多种的组合，且不限于此。进一步的，在前述实施例中，采用的干燥方法可以是烘干方式。本专利技术实施例的另一个方面提供了所述超疏水-亲油多孔材料于吸附收集水面浮油或分离油水混合体系中的用途。本专利技术实施例的另一个方面提供的一种水面浮油的收集装置包含所述超疏水-亲油多孔材料。本专利技术实施例的另一个方面提供的一种油水分离装置包含所述超疏水-亲油多孔材料。本专利技术前述实施例利用植酸-含氟硅烷有机-无机杂化，通过植酸与含氟硅烷的共缩合以及植酸与金属网格结构的螯合，在金属网格结构表面形成微纳结构，实现其表面超疏水-亲油，并使之具备水面浮油吸附回收或油水分离能力。在本专利技术的前述实施例中，所述的油包括菜籽油、亚麻油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油、橄榄油、芝麻油、米糠油、山茶油、葵花籽油等食用油，十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷等长链烷烃，苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、丙苯、苯乙烯等芳烃，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、乙酸乙酯、醋酸丁酯、四氯化碳、二氯甲烷、二碘甲烷等有机物，原油、汽油、煤油、柴油、各类溶剂油、润滑油等，且不限于此。本专利技术前述实施例提供的超疏水-亲油多孔材料能在水面漂浮，可高效地回收水上不同种类的浮油，且在高盐雾环境下具有稳定的超疏水性以及耐蚀性，吸油倍率高、油水分离效率高，具有很好的工业应用前景。通过以下实施例对本专利技术做更详细的描述，但所述实施例不构成对本专利技术的限制。实施例1一种超疏水-亲油多孔材料的制备方法可以按以下步骤进行：(1)将孔径为50微米的铜网(形貌参阅图1A)依次经过丙酮、水超声清洗后，在80℃下烘干，去除表面有机物质；(2)将0.1g全氟辛基三甲氧基硅烷溶解于50mL乙醇，再加入到50mL的植酸水溶液(2mg/mL)中，混合形成浸渍液。(3)将铜网浸渍于上述浸渍液中，在30℃下浸泡8小时，然后取出，在80℃下烘干即得到超疏水-亲油多孔材料(形貌参阅图1B-图1D)。该超疏水-亲油多孔材料的水接触角为155°，甲苯的接触角为0°，滚动角为4°。以超疏水-亲油多孔材料进行油水分离实验，结果显示油水分离效率为98％(红外光度法，平均值)；吸油速率为5mL/min(平均值)。其中油水分离实验的具体过程为：将前述超疏水-亲油多孔材料固定在油水分离膜器件中，将水分别与柴油、菜籽油、十二烷、十六烷、甲基丙烯酸甲酯、三甲苯、汽油、原油、100号溶剂油按体积比1：1混合搅拌均匀，将形成的油水混合液分别倒入该油水分离膜器件中，进行油水分离效率测试。其中吸油实验的具体过程为：将前述超疏水-亲油多孔材料分别置于前述油水混合液中，超疏水-亲油多孔材料漂浮于液面上，进行吸油效率测试。实施例2一种超疏水-亲油多孔材料与实施列1中超疏水-亲油多孔材料的制备方法基本相同，所不同的是：金属网基底孔径不同，孔径为80微米；铜网于浸渍液中在10℃下浸泡10小时；植酸与含氟硅烷的质量比为1：0.5、植酸的用量占浸渍液质量的0.5‰。测试显示，该超疏水-亲油多孔材料的水接触角为156°，甲苯的接触角为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超疏水‑亲油多孔材料，其特征在于包括：金属网络结构，以及，覆盖于金属网络结构上有机‑无机杂化涂层，所述有机‑无机杂化涂层主要由植酸与含氟硅烷反应形成。

【技术特征摘要】
1.一种超疏水-亲油多孔材料，其特征在于包括：金属网络结构，以及，覆盖于金属网络结构上有机-无机杂化涂层，所述有机-无机杂化涂层主要由植酸与含氟硅烷反应形成。2.如权利要求1所述的超疏水-亲油多孔材料，其特征在于：所述超疏水-亲油多孔材料对水的接触角>150°，对油的接触角为0°，滚动角<10°；和/或，所述超疏水-亲油多孔材料能在水面漂浮。3.如权利要求1所述的超疏水-亲油多孔材料，其特征在于：所述的金属网络结构所含孔洞的孔径为50～100微米。4.如权利要求1-3中任一项所述超疏水-亲油多孔材料的制备方法，其特征在于包括：将金属网络结构置于温度为10～40℃的浸渍液内浸泡4～12小时，之后干燥，获得超疏水-亲油多孔材料，所述浸渍液为含植酸和含氟硅烷的溶液。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述浸渍液主要由植酸水溶液和含氟硅烷乙醇溶液混...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾志翔，顾林，付超，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33