一种导电超疏水纤维素纸及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导电超疏水纤维素纸的制备方法，包括如下步骤：S1、将空白纤维素纸一面涂覆碳浆石墨烯放于100℃的烘干箱中，烘干两小时；S2、将S1中获得的纤维素纸取出，将纤维素纸浸泡在Co(NO3)2溶液中4～10min；S3、将S2中获得的滤纸取出，除去纤维素纸表面残液，再放入对苯二甲酸钠溶液中，浸泡5～20s；S4、将S3获得的纤维素纸取出，除去其表面残液，再放入低表面能剂溶液中，浸泡20～100s；S5、将S4获得的纤维素纸取出，干燥滤纸，本发明专利技术的优点：具有优异的超疏水性能，其接触角可达165

【技术实现步骤摘要】
一种导电超疏水纤维素纸及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种导电超疏水纤维素纸及其制备方法，特别涉及一种可用于油水分离且具有光催化降解性能导电超疏水纤维素纸及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着时代工业化的发展，企业产生越来越多的工业废水和废液，其面广、量大、处理困难，对环境造成了极大的污染。现如今大面积水域污染日益严重，目前的防范措施无明显效果，污染范围还在扩张。石油及其副产物、金属盐及酸碱液、农用有毒残留物、有机废水及生活污水及固体废物等污染物是主要的污染环境的污染物，因此研发一款制备流程简易易控，兼顾高回收利用率且对环境无污染的除污材料迫在眉睫。其中由于具有生物可降解、可再生、吸湿性、经济性等优良性能，纤维素纸材料已成为处理这种问题的首选材料之一。
[0003]纸基超疏水在最近几十年已经得到了广泛的应用。制备超疏水有许多方法，例如模板法、分层组装法、喷涂法、光刻法、等离子体处理和蜡印方法。这些方法制得的超疏水材料存在诸多缺点，如需要消耗昂贵的材料和高精度大型设备；材料耐久性差，不耐腐蚀；生产环节复杂，操作不便，增大了生产成本；只适用于特定的基材等。例如，中国专利CN113789682A公开了一种用于油水分离的超疏水滤纸的制备方法，选取了对环境无公害的天然棉纤维为基础原料，但制备工艺复杂、制作流程较为繁琐。
[0004]此外，随着技术的发展，单一功能的纸基超疏水材料越来越无法满足市场需求。为此，中国专利CN111375320A公开了一种本专利技术涉及在纤维膜表面制备超疏水涂层的制备方法，选取了复合纤维素膜以及碳纳米管作为基础原料，得到了一种具有导电效果的超疏水表面。其具有油水分离的功能但并未拥有一定的光催化降解能力，不利于对环境的保护。
[0005]此外，相关研究表明，具有一定超疏水能力的导电材料在应用领域具有十分重要的意义，然而并未得到人们足够的重视。为了适应发展需要，设计一种工艺简单，并且经济实用的油水分离且具有光催化降解性能的材料是十分有必要的。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种可用于油水分离且具有光催化降解性能的导电超疏水纤维素纸及其制备方法，采用该方法制得的导电超疏水纤维素纸同时具有光催化、油水分离功能，并且制备工艺简单。
[0007]本专利技术通过下述方案实现：一种导电超疏水纤维素纸及其制备方法，该方法包括如下步骤：
[0008]S1、将石墨烯碳浆涂覆在纤维素膜单面，放入100℃的烘箱中烘干2h；
[0009]S2、将S1中获得的导电纤维素纸取出，浸泡在不同浓度的Co(NO3)2溶液中5min；
[0010]S3、将S2中获得的导电纤维素纸取出，除去导电纤维素纸表面残液，再放入对苯二甲酸钠溶液中，浸泡5s；
[0011]S4、将S3获得的导电纤维素纸取出，除去其表面残液，再放入低表面能剂溶液中，
浸泡5min；
[0012]S5、将S4获得的导电纤维素纸取出，干燥至导电纤维素纸表面同时附着氢氧化钴和氧化钴。
[0013]上述技术方案中，采用浸泡法，以重金属盐溶液与有机碱性溶液发生沉淀反应为原理在导电纤维素纸表面原位生长微米级结构，并通过浸泡低表面能剂来降低导电纤维素纸表面能。此外，导电纤维素纸表面所沉积的微纳结构还具有一定的光催化降解性能，在1000W/m2作用的光照的条件下对有机染料具有较强的氧化还原能力，从而可以达到净化污染水的目的。
[0014]本专利技术制得的导电超疏水纤维素纸同时具有油水分离和光催化降解性能，满足市场需求，并且制备工艺简单、便捷、成本低、对环境影响小，反应条件温和，对反应设备要求低，可大规模生产。
[0015]具体地，步骤S2中，Co(NO3)2溶液的浓度为0～0.7mol/L。浓度过低，产生的沉淀分布不够均匀；浓度过高，产生的沉淀容易络合团聚在一起，最终局部富集。
[0016]上述技术方案中，合适的浓度以及配比可以使得导电纤维素纸表面生产的沉淀均匀度好，微结构空间适宜，一方面可以与导电纤维素纸结合牢固，第二方面，能够为低表面能剂提供足够的支撑和适宜的空间，保证其疏水性能可靠，第三方面，能够使得干燥处理后的滤纸表面的氢氧化钴和氧化钴分布尽量均匀，进而有效发挥各自的功效。
[0017]优选地，步骤S3中，所述低表面能剂为硬脂酸(STA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、全氟辛基三乙氧基硅烷(POTS)、氟代癸基多面体低聚倍半硅氧烷(F
‑
POSS)、二十烷、八异丁基多面体寡聚倍半硅氧烷(IB
‑
POSS)、氟辛基多面体寡聚倍半硅氧烷(FOO
‑
POSS)中的任意一种。
[0018]进一步地，步骤S3中，所述低表面能剂浓度为10g/L。
[0019]优选地，步骤S4中，干燥过程为：自然干燥9～12h，或者在50～90℃下烘干1～2h。
[0020]上述技术方案中，两种干燥条件都能获得合适的氢氧化钴和氧化钴配比，进而保证导电超疏水纤维素纸的光催化降解性能。
[0021]具体地，步骤S4中，所述导电超疏水纤维素纸上氧化钴的质量比为60％～80％。
[0022]本专利技术第二方面提供一种可用于油水分离具有光催化降解性能的导电超疏水纤维素纸，该导电超疏水纤维素纸由上述的制备方法制得。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024]1、本专利技术采用了涂覆法与浸泡法，以石墨烯碳浆涂覆在纤维素纸的一侧，从而获得导电性能；之后以金属盐溶液与有机碱性溶液发生沉淀反应为原理在其导电纤维素纸表面沉淀微米级结构，并通过浸泡低表面能剂来降低滤纸表面能，制备工艺简单、便捷、成本低、对环境影响小，反应条件温和，对反应设备要求低，可大规模生产；
[0025]2、本专利技术采用原料绿色环保，来源广泛，可进行油水分离；
[0026]3、本专利技术制备技术简单易控，无需昂贵仪器，且可根据需求在其表面附着不同的改性层赋予改性纤维素纸更多性能；
[0027]4、本专利技术制得的纤维素纸具有优异的超疏水性能，其接触角可达165
±2°
；
[0028]5、本专利技术的导电超疏水纤维素纸不仅具有导电性能，还可应用于不同油污污染过的水体，达到油水分离的效果；
[0029]6、本专利技术制得的纤维素纸同时具有导电超疏水性能、光催化降解性能以及油水分
离等性能，满足市场需求，并且制备工艺简单、便捷、成本低、对环境影响小，反应条件温和，对反应设备要求低，可大规模生产。
附图说明
[0030]图1为电性能稳定测试图。
[0031]图2为暗吸附与光催化降解性能图。
[0032]图3为油水分离性能测试图。
具体实施方式
[0033]下面结合图1
‑
3对本专利技术进一步说明，但本专利技术保护范围不局限所述内容。
[0034]为了清楚，不描述实际实施例的全部特征，在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电超疏水纤维素纸的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、将纤维素纸一面涂覆碳浆石墨烯，并于100℃的烘箱中烘干2h；S2、将S1中获得的纤维素纸浸泡在不同浓度的Co(NO3)2溶液中5min；S3、将S2中获得的纤维素纸取出，除去纤维素纸表面残液，再放入对苯二甲酸钠溶液中，浸泡5s；S4、将S3获得的纤维素纸取出，除去其表面残液，再放入低表面能剂溶液中，浸泡5min；S5、将S4获得的纤维素纸取出，50℃干燥2h。2.根据权利要求1所述的一种导电超疏水纤维素纸的制备方法，其特征在于：步骤S2中，Co(NO3)2溶液的浓度为0～0.7mol/L。3.根据权利要求1所述的一种导电超疏水纤维素纸的制备方法，其特征在于：步骤S3中，对苯二甲酸钠溶液的浓度为0.134mol/L。4.根据权利要求1所述的一种导电超疏...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷祚炷，谢宇，李敏，程伊，周童汉，薛名山，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：