[发明专利]一种碳纳米管和石墨烯基吸油泡沫材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种吸油复合材料的制备的制备方法。具体涉及一种碳纳米管/石墨烯基吸油泡沫材料的制备方法。

背景技术

近几年来，石油的开采、运输以及工业、生活废油的任意排放已对生态环境造成了严重的污染。因此，高效、环境友好、可循环使用的吸油材料更是亟待开发。随着石墨烯的出现，它独特的二维结构以及优良的物理化学性能，在复合材料、能源储存和吸附分离等领域展现出广泛的应用。由于石墨烯具有高的理论比表面积(2630m²/g)，且表现出良好的疏水性能，因此石墨烯基吸油材料更有无限的潜力。目前，通过冷冻干燥自组装的石墨烯获得的多孔泡沫吸油材料，其吸油量低，结构易坍塌、循环使用性差。而采用化学气相沉积法以泡沫镍为模板获得的石墨烯泡沫材料，其成本较高且操作复杂。最近，Nguyen等人将三聚氰胺海绵浸泡在石墨烯的乙醇分散液中，再通过聚二甲基硅氧烷进行表面处理，获得了疏水亲油性的石墨烯基吸油材料(Nguyen D D,Tai N H,Lee S B,et al.Energy Environ.Sci.,2012,5,7908)。其对三氯甲烷的最大饱和吸附量为自重的165倍。而Liu等人用聚氨酯海绵吸附氧化石墨烯，通过氨水调节分散液的pH并用肼进行还原，获得了疏水亲油性的石墨烯基吸油材料(Yue Liu,Junkui Ma,Tao Wu,et al.ACS Appl.Mater.Interfaces 2013,5,10018)。其对三氯甲烷的最大饱和吸附量为160g/g。公开号为CN103521199A的专利文件中公开了一种中空管状复合吸油材料的制备方法，通过加入分散剂使石墨烯溶液涂覆在聚合物材料上,获得了石墨烯基吸油材料。此材料对三氯乙烯的最大饱和吸附量为169g/g。上述以聚合物为基体、石墨烯为吸附层的吸油材料具有吸附能力强，油水选择性好等特点。然而，这些石墨烯基吸油泡沫材料在吸油的过程中，吸附层易脱落，导致重复使用率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种产品的孔隙率大、吸油性能高、回弹压缩性好、重复使用率高，制备成本低的碳纳米管和石墨烯基吸油泡沫材料的制备方法。

本发明的目的是这样实现的；

(1)将碳纳米管、氧化石墨烯和强氧化剂混合后超声10～200min进行深度氧化，然后抽滤洗涤至中性后配成水分散液；

(2)将聚合物多孔海绵浸没于所述水分散液中保持0.5～30min；

(3)进行微波辐照或者光波辐照后真空干燥；

(4)进一步还原。

本发明还可以包括：

1、所述的强氧化剂为质量分数为98％的浓硫酸、质量分数为70％浓硝酸或质量分数为30％的双氧水中的一种，强氧化剂与氧化石墨烯和碳纳米管的质量比为100～300:1:0.01～0.2。

2、所述的强氧化剂为臭氧，分散介质为水，水与氧化石墨烯和碳纳米管的质量比为100～300:1:0.01～0.2，臭氧处理时间为1～8小时，臭氧流量为0.1～50mL/min。

3、所述将聚合物多孔海绵浸没于水分散液中多孔海棉与水分散液的体积比为1：0.5～10。

4、所述的微波辐照是在500～1000W的微波下辐照1～30min；所述真空干燥是在40～60℃下烘干直至完全干燥。

5、所述光波辐照是在500～1000W紫外灯或红外灯下照射10～60min；所述真空干燥是在40～60℃下烘干直至完全干燥。

6、所述进一步还原的还原方法是以下三种方法中的任意一种：1)低温热还原法：将干燥后的碳纳米管和氧化石墨烯泡沫材料在温度100～350℃的管式炉中保持0.5～10h；2)水合肼还原法：将干燥的碳纳米管和氧化石墨烯基泡沫材料放在温度80～90℃的水合肼蒸气氛围中，保持10～200min；3)氢碘酸还原法：将干燥的碳纳米管和氧化石墨烯基泡沫材料放在温度80～90℃的氢碘酸溶液中，保持2～100min，取出后蒸馏水洗涤、100℃烘干至完全干燥。

7、所述聚合物多孔海绵为聚氨酯海绵或三聚氰胺海绵。

8、深度氧化处理后配成的碳纳米管和氧化石墨烯混合物分散液的浓度为0.1～10mg/mL。