[发明专利]一种基于仿生贻贝的超疏水金属网及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于仿生贻贝的超疏水金属网及其制备方法和应用，属于油水分离材料技术领域。本发明的制备方法如下：对金属网进行预处理，除去表面的氧化物和油脂；将金属网依次浸没在一定浓度的多巴胺溶液、金属盐溶液、长链氨基化合物的溶液中反应，最后进行干燥。本发明提供的制备方法简单环保，能耗低，成本低廉，有利于大规模生产；本发明的金属丝网上覆盖一层粗糙的金属纳米团簇，具有较高的耐酸、耐碱、耐盐、耐有机溶剂以及抗菌性能，可以实现在重力作用下含油废水中重油和轻油混合物的高效分离，应用到含油废水的处理，分离效率高达99.8％。

技术领域

本发明属于油水分离材料技术领域，具体而言，涉及基于仿生贻贝的超疏水金属网及其制备方法和应用。

背景技术

油水分离是一种界面现象，特殊润湿性材料对混合物中油相和水相显示了相反的润湿行为，可以实现各种油水混合物的高效分离。最早发现的超润湿材料是超疏水的，其表面在空气中对水的接触角大于150°，这种材料的表面具有极低的表面能，是一种性能优异的油水分离材料。目前，超润湿材料主要通过两种方法制备，一是在材料表面构造粗糙结构，二是使用低表面能试剂(长链烷基或含氟试剂)进行修饰表面修饰。超疏水材料的快速发展，在油水分离、太阳能电池、传感器等领域有着重要的应用。超疏水材料是选择性的润湿和排斥，以实现分离。目前的超疏水材料主要存在以下问题：

(1)超疏水材料表面粗糙结构的稳定性不佳，含氟化合物价格昂贵且环保性差，在一定程度上限制了超疏水材料的发展和应用。

(2)制作周期长、工艺复杂、制备成本高、性能单一、防污性能差。

(3)一些超疏水材料化学稳定性差、性能单一，难以应用于复杂恶劣的工作环境。

近年来，超疏水金属网材料在油水分离中的应用越来越广泛。金属网具有机械性能强、孔径可调的特点，能将油水混合物和乳化液分离而无二次污染。此外，它还能集防污染、防腐、防火、光催化性能于一体，可以在一定程度上解决不同密度油品的污染问题，在油水分离、自清洁材料、智能响应性等领域有巨大的应用价值。Luo等[ACSOmega,2019,4,20486-20492]通过简单的一步电沉积方法在含氟电解液中合成了Cu@CF-Ni材料，材料表面为花菜状的含氟/镍结构，具有良好的超亲水和水下超疏油性。Khosravi等[Sep.Purif.Technol,2019,215,573-581]通过原位生长法在铜网上制备了CuS和Cu2S纳米微粒，经硬脂酸进一步改性，得到了超疏水材料。上述制备的金属网均具有超疏水或超亲水性能，但使用了含氟的有毒溶剂和涂层材料，可能导致二次污染，且制备方法能耗高，制备工艺复杂，需要特殊仪器设备，大大降低了其应用价值。此外，专利CN201310100511.6公开了一种超疏水膜，其在金属基体表面依次设置多巴胺聚合物层、银微粒层以及与银微粒结合的硫醇基，该专利使用1H，1H，2H，2H-全氟十二烷硫醇进行低表面能修饰，毒性较大，环保性差，而且其硫醇基通过化学键与银微粒相结合，稳定性不高。

综上所述，当前的油水分离材料在环保性、稳定性以及耐受性等方面均有待提高。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种基于仿生贻贝的超疏水金属网，该超疏水金属网采用绿色原料制备且具有高防污性能、自清洁性能和耐受性能。本目的通过以下技术方案来实现：

一种基于仿生贻贝的超疏水金属网，所述超疏水金属网以二维不锈钢丝网为基体，基体表面以多巴胺为交联剂、覆盖致密的微纳米粗糙结构和长链氨基化合物，所述的微纳米粗糙结构为金属纳米团簇结构。

优选的，所述金属纳米团簇结构由Au粒子、Ag粒子或Pt粒子构成。

优选的，所述氨基化合物为十六胺和十八胺。

优选的，所述不锈钢丝网孔径为200目～400目。