本发明专利技术涉及一种多孔基底与一维纳米材料的复合材料，所述复合材料是通过水热合成法而制备得到。本发明专利技术的复合材料的制备方法工艺简单、成本低，一维纳米材料在多孔基底上分布均匀、界面结合致密。本发明专利技术还涉及表面改性的上述复合材料及其制备方法。本发明专利技术的表面疏水改性的复合材料可吸附多种有机溶剂，如甲苯、二氯苯和石油醚等，还吸附多种油脂，如汽油、润滑油、机油和原油等，且吸附重量比＞10。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多孔基底与一维纳米材料的复合材料及其制备方法，还涉及表面改性的该复合材料及制备方法。
技术介绍
自1991年饭岛博士用电弧蒸发法发现碳纳米管以来，科技界掀起了研究准一维纳米材料(包括纳米管、纳米线、纳米带等)的热潮。由于纳米线的尺寸效应和大比表面积，使得纳米晶体材料具有许多传统材料无可比拟的优异性能。因此，一维纳米材料不仅为人们研究纳米材料的本质提供了理想模型材料，而且在技术应用方面也具有非常广阔的前景。例如，一维纳米材料在催化剂载体，生物分子过滤提纯，环保、海水淡化等领域的应用正受到世界各国的广泛关注。研究表明，由于一维纳米材料具有大的比表面积，从而可实现其 润湿性从超亲水到超疏水的可调转化，因而此类纳米材料将在水污染治理，如治理原油泄露和有毒金属离子净化处理发挥重要作用。多孔材料因具有独特的结构和优异的吸附、离子交换、催化等物化性能而被广泛应用于航天、航空、石油、化工、化纤、机械、仪表、生物、制药、食品、净水、除尘等领域。但随着技术要求的不断提高，传统的多孔材料已无法满足要求。将一维纳米材料与多孔材料相结合可有效利用纳米材料和多孔材料的自身优点，显着增大多孔材料的比表面积，预计纳米材料和多孔材料相结合其综合性能将大幅度提闻。研究这种材料的关键是能否通过一种简单且低成本的合成方法控制制备出应用所需的宏观样品。但是到目前为止，尚没有一篇关于以多孔材料为基底生长一维纳米材料的制备和其油污吸附作用的报道。其困难在于I)如何通过调控生长工艺，在多孔泡沫金属基底上控制合成出所需尺寸和形貌的一维纳米材料，如纳米线、纳米棒和纳米带等；2)发展低成本、大面积多孔泡沫金属/ 一维纳米材料，以用于实际应用，如泄露原油吸附和水中有毒金属离子净化。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多孔基底与一维纳米材料的复合材料及其制备方法；本专利技术还提供了表面改性的多孔基底与一维纳米材料的复合材料及其制备方法。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种多孔基底与一维纳米材料的复合材料，所述复合材料中的多孔基底选自孔隙度达到70 %以上的多孔材料，其包括多孔泡沫金属、多孔泡沫塑料、合金、有机物或陶瓷、或具有三维网状和100纳米-I毫米的孔洞的金属骨架。根据本专利技术的又一个实施方式，本专利技术的多孔基底优选为多孔泡沫镍。根据本专利技术的另一个实施方式，本专利技术的复合材料中的一维纳米材料包括纳米线、纳米棒、纳米带、纳米管等。根据本专利技术的一个实施方式，一维纳米材料为纳米线、纳米棒或纳米管，其直径为10-200纳米，长度为500纳米-5微米。例如直径可以为50-150nm、100-200nm、20-100nm、20-50nm、50-150nm，长度可以为1-3微米、2-5微米、3-4微米、O. 5-5微米。根据本专利技术的另一个实施方式，本专利技术的复合材料中的一维纳米材料为纳米带，其宽度为500纳米-20微米，厚度为20-100纳米，长度为5-100微米。根据本专利技术的再一个实施方式，本专利技术的复合材料中的一维纳米材料在多孔基底上的分布密度为每平方厘米IO8 IO12根。例如分布密度可以为每平方厘米IO9 IO12根、IO8 IO11根等。根据本专利技术的另一个实施方式，本专利技术的一维纳米材料包括但不限于选自氧化锌、硒化锌、硒化铜、氧化钛、硫化铜和硫化锌中的至少一种。根据本专利技术的又一个实施方式，本专利技术的复合材料中的一维纳米材料选自氧化锌，多孔基底选自多孔泡沫镍。 根据本专利技术的一个实施方式，本专利技术提供的多孔基底与一维纳米材料的复合材料是通过水热合成法而制备得到。根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了制备本专利技术所述的复合材料的方法，所述方法包括以下步骤I)将多孔基底在催化剂种子溶液中浸泡并超声处理1-180分钟；2)使步骤I)得到的浸泡过的多孔基底干燥后，经200-500°C退火1-180分钟来进行退火处理；和3)将步骤2)获得的多孔基底置于生长溶液中，以得到多孔基底与一维纳米材料的复合材料。任选地，所述步骤I)之前可包括用无水溶剂(如无水酒精)清洗多孔基底，以提高多孔基底的孔隙度。优选地，多孔基底的孔隙度达到70%以上。根据本专利技术的一个实施方式，上述方法的步骤I)中的超声处理时间为1-180分钟，例如可以为20-100分钟。根据本专利技术的一个实施方式，当一维纳米材料为氧化锌时，上述方法的步骤I)中的催化剂种子溶液为溶于无水酒精的醋酸锌溶液，所述醋酸锌的浓度优选为10_4-0. lmol/L或为 l(T3-5Xl(T3mol/L。根据本专利技术的一个实施方式，上述方法的步骤2)中的退火处理为200-400°C退火20-40分钟。根据本专利技术的又一个实施方式，当一维纳米材料为氧化锌时，所述步骤3)中的生长溶液为溶于去离子水的乌洛托品、聚乙醇胺和六水硝酸锌的混合溶液。其中，乌洛托品、聚乙醇胺和六水硝酸锌在生长溶液中的浓度优选分别为重量百分比O. l-5wt%,O.I-IOwt %和O. l-2wt %。其中乌洛托品可以为O. 35-2. Owt %，聚乙醇胺可以为O.2-5wt%,六水硝酸锌可以为O. 5-lwt%。根据本专利技术的再一个实施方式，所述步骤3)在生长温度为50-180°C、反应时间为6-48小时的条件下进行。优选地，生长温度为80-110°C，反应时间为13-24小时。根据本专利技术的再一个方面，本专利技术提供了一种表面改性的多孔基底与一维纳米材料的复合材料，其通过对上述复合材料的表面进行改性，从而使该复合材料的表面具有超疏水性。根据本专利技术的一个实施方式，本专利技术提供的表面改性的复合材料是指在改性前的复合材料表面上形成一层娃油。根据本专利技术的一个实施方式，本专利技术的表面改性的复合材料与水的接触角>150°。本专利技术测定复合材料与水的接触角的方法可采用本领域的常规方法。根据本专利技术的一个实施方式，本专利技术的表面改性的复合材料对有机溶剂或油脂的吸附重量比> 10。所述有机溶剂优选选自甲苯、二氯苯、汽油和石油醚中的一种或多种，所述油脂优选选自润滑油、机油和原油中的一种或多种。根据本专利技术的又一个方面，本专利技术提供了表面改性的复合材料的制备方法，所述方法包括在改性前的复合材料表面覆盖一层疏水性物质。 在本专利技术的一个实施方式中，所述覆盖是通过气相沉积法在复合材料表面覆盖硅油。优选地，所述气相沉积是在100-300°C温度，处理时间为30-180min的条件下进行；更优选在110-120°C温度，处理时间为60-180分钟的条件下进行。在本专利技术的一个实施方式中，将改性前的多孔基底与氧化锌一维纳米材料的复合材料(优选为多孔泡沫镍与氧化锌一维纳米线的复合材料)浸在_2价硒离子溶液里，如将硒和硼氢化钠共溶于离子水形成硒离子溶液，从而形成多孔基底与氧化锌和硒化锌一维纳米线复合材料；任选地，再将形成的多孔基底与氧化锌和硒化锌一维纳米线复合材料浸在+2价铜离子溶液，如硝酸铜溶液，从而形成多孔基底与氧化锌和硒化铜复合材料。本专利技术提供了一种多孔基底与一维纳米材料复合材料，该材料集一维纳米材料和多孔泡沫的特性于一身，表现出优异的吸附性能，同时制备工艺简单，易于实现。在该方法中优选采用多孔材料作生长基底(如多孔泡沫镍)，在生长一维纳米材料之前采用催化剂种子溶液(或称为催化剂前驱体溶液，如醋酸锌溶液)浸泡多本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多孔基底与一维纳米材料的复合材料，其特征在于：所述多孔基底为孔隙度达到70％以上的多孔材料，所述多孔材料选自多孔泡沫金属、多孔泡沫塑料、合金、有机物或陶瓷、或具有三维网状和100纳米?1毫米孔洞的金属骨架。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李振声，李述汤，唐永炳，冯敏强，陈昭仪，
申请(专利权)人：香港城市大学，
类型：发明
国别省市：
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