用于吸附有机溶剂的超疏水海绵的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于吸附有机溶剂的超疏水海绵的制备方法，步骤是：将二氧化硅颗粒置于pH值为7.8的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，超声，静置；然后向该溶液中依次加入单宁酸溶液和硝酸银溶液，将聚氨酯海绵浸泡于该混合溶液中，室温下搅拌2h取出，用去离子水清洗数次，再用乙醇清洗数次，得到表面具有微纳结构的聚氨酯海绵；将上述处理后的聚氨酯海绵放入体积浓度为1:1000的含1H,1H,2H,2H‑全氟十二烷硫醇的乙醇溶液中，室温下搅拌12h，取出聚氨酯海绵，用乙醇清洗数次，烘干，最终得到水接触角≥150°的超疏水聚氨酯海绵。本发明专利技术制备过程简便，条件温和，通过改变制备过程中二氧化硅溶液的浓度，可实现超疏水海绵疏水性能的调控。

【技术实现步骤摘要】
用于吸附有机溶剂的超疏水海绵的制备方法
本专利技术属于纳米复合材料制备技术，涉及一种用于吸附有机溶剂超疏水海绵的制备方法。
技术介绍
近年来，国内外频繁出现的石油泄露事故，给环境和生态系统带来了严重危害，快速消除及回收泄露于环境中的有机化学物质，避免更大规模的环境污染是一个亟待解决的问题。近年来，一些吸附材料如活性炭、树脂等因其吸附量大，也被用于有机物吸附回收，但这些材料存在一些问题，例如，吸油选择性不高(即吸油的同时也吸水)、吸油量低、难重复使用以及分离成本高等。超疏水修饰材料能够克服材料本身对水高吸收的问题，从而对有机物的吸收表现高的选择性。制备超疏水材料需要满足两个条件：在疏水材料表面上构建微观结构；并且是在粗糙表面上修饰低表面能物质。由于降低表面自由能在技术上容易实现，因此超疏水表面制备技术的关键在于构建合适的表面微细结构。超疏水三维多孔材料应用于油水分离时，由于材料具有丰富的孔隙结构可提供大量存储油品的空间，因此材料的吸油能力较大，在实际应用中具明显优势。疏水海绵是一类普遍存在的三维多孔材料，一般是由商用海绵经表面疏水处理后获得，具孔容积较高，可吸附存储大量液体，且具无污染、可大规模生产和价格低廉等优点，是处理大面积油污的优选分离材料。一般而言，超疏水海绵的构筑方法主要有以下几种：共价层层组装、修饰粗糙聚合物膜、化学气相沉积、溶胶-凝胶法、水热合成、纳米粒子复合物涂层等。近年，Caruso等人基于多酚的功能化进行纳米颗粒超组装的研究，利用多酚的表面粘附及酚-金属配位的功能，在微米或更大尺度物质表面构建了具有多酚粒子、金属离子、纳米颗粒的超级结构，可实现表面纳微多级结构的简便构筑。同时，多级结构表面的多酚仍能保持多功能特性，如接枝含有硫醇或胺基的低表面能分子。这为超疏水海绵的制备简便制备提供了一条新的途径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供用于吸附有机溶剂的超疏水海绵的制备方法。本专利技术制备原料廉价、易得，制备工艺简单易行。为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种用于吸附有机溶剂的超疏水海绵的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将二氧化硅颗粒置于pH值为7.8的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，所述二氧化硅颗粒与三羟甲基氨基甲烷的质量比为1:2.4～7.2，超声20～60分钟，室温下静置15～20分钟，得到溶液A；向该溶液中依次加入单宁酸溶液和硝酸银溶液得到溶液B，其中，二氧化硅与单宁酸与硝酸银的质量比为2～6：6：3；将聚氨酯海绵以体积比为2:15浸泡于该溶液B中，室温下搅拌2h，取出聚氨酯海绵用去离子水清洗数次，再用乙醇清洗数次，得到表面具有微纳结构的聚氨酯海绵；步骤二、将步骤一处理后的聚氨酯海绵以体积比为2:15放入体积浓度为1:1000的含1H,1H,2H,2H-全氟十二烷硫醇的乙醇溶液中，室温下搅拌12h，取出聚氨酯海绵，用乙醇清洗数次，烘干，最终得到水接触角≥150°的超疏水聚氨酯海绵。与现有技术相比，本专利技术提出的一种用于吸附有机溶剂超疏水海绵的制备方法，制备原料廉价、易得，制备条件简单温和，通过改变制备过程中二氧化硅溶液浓度，可调控超疏水海绵的疏水性能。附图说明图1为对比例1制备的超疏水聚氨酯海绵的水接触角(CA)照片；图2中的(a)为实施例1步骤一所用聚氨酯海绵的SEM照片；图2中的(b)是实施例1制备得到的超疏水聚氨酯海绵的SEM照片；图3为实施例1制备的超疏水聚氨酯海绵的水接触角(CA)照片；图4为实施例2制备的超疏水聚氨酯海绵的水接触角(CA)照片；图5为实施例3制备的超疏水聚氨酯海绵的水接触角(CA)照片。具体实施方式本专利技术公开的一种用于吸附有机溶剂超疏水海绵的制备方法，其设计思路是：首先将海绵浸入到含二氧化硅溶液、单宁酸溶液、硝酸银溶液的Tris缓冲溶液，利用单宁酸可还原贵金属离子、可与金属配位组装以及可通过氢键网络粘附于物质表面等多功能，在水溶液中将氧化硅组装于聚氨酯海绵表面，同时将银离子还原成Ag单质纳米颗粒，得到表面具有微纳结构的聚氨酯海绵。随后，以1H,1H,2H,2H-全氟十二烷硫醇为低表面能修饰剂，利用巯基与银单质及多酚间的强相互作用，实现微纳结构的低表面能处理，最终获得水接触角为150～167°的超疏水海绵。本专利技术制备过程简便，条件温和，通过改变制备过程中二氧化硅溶液的浓度，可实现超疏水海绵疏水性能的调控。下面结合附图和具体实施例对本专利技术技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本专利技术进行解释说明，并不用以限制本专利技术。对比例1：超疏水聚氨酯海绵的制备，步骤如下：步骤一、向24ml50mM且pH值为7.8的三羟甲基氨基甲烷(Tris)缓冲溶液中依次加入3mL20mgmL-1单宁酸溶液和3mL10mgmL-1硝酸银溶液，将4块聚氨酯海绵(1*1*1cm)浸泡于该溶液中，室温搅拌2h，取出聚氨酯海绵用去离子水清洗3次，再用乙醇清洗3次，烘干得到颗粒改性的聚氨酯海绵。步骤二、将经过步骤一改性后的4块聚氨酯海绵放入30mL乙醇溶液中，并且向该溶液中添加30μL1H,1H,2H,2H-全氟十二烷硫醇溶液，室温搅拌12h，取出聚氨酯海绵，用乙醇清洗3次，烘干，得到超疏水聚氨酯海绵。图1是对比例1制备得到的超疏水聚氨酯海绵的水接触角照片，水接触角为148.58°。实施例1：超疏水聚氨酯海绵的制备，步骤如下：步骤一、将50mg径约约为200nm的二氧化硅颗粒置于30mL50mMpH值为7.8的三羟甲基氨基甲烷(Tris)缓冲溶液中(即所述二氧化硅颗粒与三羟甲基氨基甲烷的质量比为1:3.6)，超声20分钟，静置放至20分钟。称取24mL上述溶液，依次像此溶液中依次加入3mL20mgmL-1单宁酸溶液和3mL10mgmL-1硝酸银溶液(即二氧化硅与单宁酸与硝酸银的质量比为4:6:3)，将4块聚氨酯海绵(1*1*1cm)浸泡于该溶液中，室温搅拌2h，取出聚氨酯海绵用去离子水清洗3次，再用乙醇清洗3次，烘干，得到表面具有微纳结构的聚氨酯海绵。步骤二、将上述步骤一处理后的四块聚氨酯海绵放入30mL乙醇溶液中，并且向该乙醇溶液中添加30μL1H,1H,2H,2H-全氟十二烷硫醇溶液(即体积浓度为1:1000的含1H,1H,2H,2H-全氟十二烷硫醇的乙醇溶液，三聚氰胺海绵与含1H,1H,2H,2H-全氟十二烷硫醇的乙醇溶液的体积比为2:15，)，室温下搅拌12h，取出聚氨酯海绵，用乙醇清洗3次，烘干，最终得到超疏水聚氨酯海绵。图2中的(a)是实施例1中所用聚氨酯海绵的SEM图片，图2中的(b)是实施例1制得的超疏水聚氨酯海绵的SEM图片，图3是实施例1制得的超疏水聚氨酯海绵的水接触角(CA)照片；综合图2和图3，说明成功得到超疏水聚氨酯海绵。本实施例1中，超疏水聚氨酯海绵的水接触角达到155.23o。实施例2：超疏水聚氨酯海绵的制备，步骤如下：本实施例2与实施例1步骤基本相同，与其不同的是：步骤一中，将加入的二氧化硅颗粒的质量由50mg改变为25mg(即所述二氧化硅颗粒与三羟甲基氨基甲烷的质量比为1:7.2，二氧化硅与单宁酸与硝酸银的质量比为2:6:3)。图4为实施例2制备的超疏水聚氨酯海绵的水接触角(CA)照片。经过二氧化硅颗粒修饰后，增加了聚氨酯海绵表面的粗糙程度。当二氧化硅浓度增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于吸附有机溶剂的超疏水海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将二氧化硅颗粒置于pH值为7.8的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，所述二氧化硅颗粒与三羟甲基氨基甲烷的质量比为1：2.4～7.2，超声20～60分钟，室温下静置15～20分钟，得到溶液A；向该溶液中依次加入单宁酸溶液和硝酸银溶液得到溶液B，其中，二氧化硅与单宁酸与硝酸银的质量比为2～6：6：3；将聚氨酯海绵以体积比为2:15浸泡于该溶液B中，室温下搅拌2h，取出聚氨酯海绵用去离子水清洗数次，再用乙醇清洗数次，得到表面具有微纳结构的聚氨酯海绵；步骤二、将步骤一处理后的聚氨酯海绵以体积比为2:15放入体积浓度为1:1000的含1H,1H,2H,2H‑全氟十二烷硫醇的乙醇溶液中，室温下搅拌12h，取出聚氨酯海绵，用乙醇清洗数次，烘干，最终得到水接触角≥150°的超疏水聚氨酯海绵。

【技术特征摘要】
1.一种用于吸附有机溶剂的超疏水海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将二氧化硅颗粒置于pH值为7.8的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，所述二氧化硅颗粒与三羟甲基氨基甲烷的质量比为1：2.4～7.2，超声20～60分钟，室温下静置15～20分钟，得到溶液A；向该溶液中依次加入单宁酸溶液和硝酸银溶液得到溶液B，其中，二氧化硅与单宁酸与硝酸银的质量比为2～6：6：3；将聚氨酯海绵以体积比为2:15浸泡于该溶液B中，室温下搅拌2h，取出聚氨酯海绵用去离子水清洗数次，再用乙醇清洗数次，得到表面具有微纳结构的聚氨酯海绵；步骤二、将步骤一处理后的聚氨酯海绵以体积比为2:15放入体积浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：石家福，田雨，姜忠义，李蔚然，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12