一种Janus有机多孔材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种Janus有机多孔材料及其制备方法与应用。所述制备方法包括：将有机多孔材料依次与酸性处理液、金属离子盐溶液充分接触浸润，获得第一改性有机多孔材料；以及，将有机硅烷溶液施加于所述第一改性有机多孔材料的选定一侧，之后经干燥处理，获得Janus有机多孔材料。本发明专利技术制备的Janus有机多孔材料的一个面表现为超亲水，另一个面表现为疏水性，两面不同的润湿性能够有利于多种情况下进行有效的水油分离；同时本发明专利技术采用的原料为植酸，来源于植物，无毒无害，安全环保，价格低廉；并且制备的Janus有机多孔材料稳定性好，耐摩擦，油水分离效果好，可大规模制备，具有很好的工业应用前景。工业应用前景。工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种Janus有机多孔材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于功能性材料
，具体涉及一种Janus有机多孔材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着工业和社会的发展，大量的含油废水被随意排放，破坏了生态，污染了自然环境，并进一步危害到人类的健康。传统的物理处理手段主要有重力分离、离心、聚集凝结、沉淀等。这些技术虽然也能起到一定的油水分离作用，但都不具备高效的选择性分离或吸收能力，通常分离出的油纯度难以满足二次使用的要求。除此之外，传统的油水分离材料基本上不具备抗油污染能力，使得这些材料多数是一次性使用。因此，急需制备具有选择性过滤和选择性吸收油/水的可循环使用新型油水分离材料。
[0003]Janus材料作为一种新发展的材料，能实现对液体的单向传输行为。自然界中也存在着许多具有定向输液的现象，比如蜘蛛网、沙漠甲壳虫、稻叶等等。Janus材料因其两面不对称的润湿性，在液体转移、微流控、油水分离和电池等方面具有很好的应用前景。目前，常用的普通超浸润材料都只具有单一的功能，面对多种应用场景无能为力。Janus材料可以利用其自身特殊的润湿性，能简单改变液体的传输方向。通过对制备工艺的调节，Janus材料能展现不同的浸润性，具有可调节的液体定向传输能力。Janus材料可以转化为普通的超浸润材料实现油水分离功能，也能调节为定向输液能力实现其他功能。这种多功能的超浸润材料，能应用于多种生产生活场景，实现材料最大化的利用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种Janus有机多孔材料及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。
[0005]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：
[0006]本专利技术实施例提供了一种Janus有机多孔材料的制备方法，其包括：
[0007]将有机多孔材料依次与酸性处理液、金属离子盐溶液充分接触浸润，获得第一改性有机多孔材料，其中，所述酸性处理液包括植酸水溶液和/或单宁酸水溶液，所述金属离子盐溶液中包括Ag
+
、Fe
3+
、Ce
3+
、Zr
4+
、Sn
4+
盐溶液中的任意一种或两种以上的组合；
[0008]以及，将有机硅烷溶液施加于所述第一改性有机多孔材料的选定一侧，之后经干燥处理，获得Janus有机多孔材料。
[0009]本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的Janus有机多孔材料，所述Janus有机多孔材料的疏水侧与水的接触角为140
°
～165
°
，Janus有机多孔材料亲水侧与水的接触角为0
°
。
[0010]本专利技术实施例还提供了前述的Janus有机多孔材料于油水分离、破乳或吸湿排汗领域中的用途。
[0011]本专利技术实施例还提供了一种油水分离装置，其至少包括前述的Janus有机多孔材
料。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0013](1)本专利技术制备的Janus有机多孔材料的选定一侧面的接触角为0
°
，表现为超亲水，另一侧面表现为疏水性，两面不同的润湿性能够有利于多种情况下进行有有效的水油分离；
[0014](2)本专利技术采用的原料为植酸，来源于植物，无毒无害，安全环保，价格低廉；并且制备的Janus有机多孔材料稳定性好，耐摩擦，油水分离效果好，可大规模制备，具有很好的工业应用前景。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本专利技术实施例1中制备的改性滤纸在水下与三氯甲烷的接触角照片；
[0017]图2是本专利技术实施例1中制备的改性滤纸在空气中与水的接触角照片；
[0018]图3a
‑
图3b是本专利技术实施例1中制备的改性滤纸油水分离的照片；
[0019]图4是本专利技术实施例2中制备的改性棉布单向输液的照片；
[0020]图5a
‑
图5b是本专利技术实施例2中棉布与改性棉布进行吸湿排汗性能对比的照片；
[0021]图6是本专利技术实施例2中改性棉布在砂纸上进行摩擦实验的图片；
[0022]图7是本专利技术实施例2中改性棉布经摩擦处理后的疏水面与水的接触角图；
[0023]图8是本专利技术实施例3中制备的改性混合纤维素微滤膜进行破乳的照片。
具体实施方式
[0024]鉴于现有技术的缺陷，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，其主要是利用植酸
‑
金属的螯合作用，通过有机硅烷溶液单面修饰后，实现有机材料的两面不同润湿性，并使之具备油水分离、破乳和吸湿排汗的能力。
[0025]下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]本专利技术实施例的一个方面提供了一种Janus有机多孔材料的制备方法，其包括：
[0027]将有机多孔材料依次与酸性处理液、金属离子盐溶液充分接触浸润，获得第一改性有机多孔材料，其中，所述酸性处理液包括植酸水溶液和/或单宁酸水溶液，所述金属离子盐溶液中包括Ag
+
、Fe
3+
、Ce
3+
、Zr
4+
、Sn
4+
盐溶液中的任意一种或两种以上的组合；
[0028]以及，将有机硅烷溶液施加于所述第一改性有机多孔材料的选定一侧，之后经干燥处理，获得Janus有机多孔材料。
[0029]在一些较为具体的实施方案中，所述制备方法包括：将有机多孔材料先置于酸性处理液中浸渍处理1～5min，之后置于金属离子盐溶液中浸渍处理1～5min，再于60～120℃干燥处理0.5～2h，获得所述第一改性有机多孔材料。
[0030]进一步的，所述浸渍处理与干燥处理的次数为2～12次。
[0031]进一步的，所述有机多孔材料包括天然植物纤维、人造纤维、聚合物膜、聚合物海绵中的任意一种，且不限于此。
[0032]进一步的，所述天然植物纤维包括棉布、麻布中的任意一种，且不限于此。
[0033]进一步的，所述人造纤维包括滤纸、木质纤维素布中的任意一种，且不限于此。
[0034]进一步的，所述聚合物海绵包括三聚氰胺海绵、聚氨酯海绵中的任意一种，且不限于此。
[0035]进一步的，所述聚合物膜包括聚偏氟乙烯微滤膜、聚砜微滤膜、尼龙微滤膜、混合纤维素微滤膜中的任意一种，且不限于此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Janus有机多孔材料的制备方法，其特征在于包括：将有机多孔材料依次与酸性处理液、金属离子盐溶液充分接触浸润，获得第一改性有机多孔材料，其中，所述酸性处理液包括植酸水溶液和/或单宁酸水溶液，所述金属离子盐溶液中包括Ag
+
、Fe
3+
、Ce
3+
、Zr
4+
、Sn
4+
盐溶液中的任意一种或两种以上的组合；以及，将有机硅烷溶液施加于所述第一改性有机多孔材料的选定一侧，之后经干燥处理，获得Janus有机多孔材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：将有机多孔材料先置于酸性处理液中浸渍处理1～5min，之后置于金属离子盐溶液中浸渍处理1～5min，再于60～120℃干燥处理0.5～2h，获得所述第一改性有机多孔材料；优选的，所述浸渍处理与干燥处理的次数为2～12次。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：采用喷涂的方式将有机硅烷溶液施加于所述第一改性有机多孔材料的选定一侧，之后于60～120℃干燥处理0.5～4h，获得所述Janus有机多孔材料。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述有机多孔材料包括天然植物纤维、人造纤维、聚合物膜、聚合物海绵中的任意一种；优选的，所述天然植物纤维包括棉布和/或麻布；优选的，所述人造纤维包括滤纸和/或木质纤维素...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾志翔，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：