[发明专利]一种超疏水超亲油碳材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超疏水超亲油碳材料及其制备方法，(1)将瓦楞纸板置于粉碎机器中粉碎；(2)将粉碎的瓦楞纸板置于管式炉中在惰性气氛的保护下进行碳化处理，即得到所述的以瓦楞纸板作为前体的超疏水超亲油碳材料。与现有技术相比，本发明制备得到的碳材料具有超疏水超亲油的卓越性能，制备方法廉价易行，绿色环保，可扩展应用，且所得碳材料能够方便的喷涂于各种常见基底上面用于高效高选择性油水分离，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于材料改性、吸附新材料技术领域，尤其是涉及一种超疏水超亲油碳材料及其制备方法。

背景技术

电子商务和快递行业近年来的迅猛发展彻底改变了人们的生活和购物方式，与之相应大量使用的瓦楞纸板类快递包装的高附加值资源化利用也面临新的挑战。根据国家邮政局发布的相关报告显示，2016年全年我国快递服务企业消耗的瓦楞纸板就达4600万吨，大约相当于7200万棵树。人民日报的调查显示，目前我国快递业中瓦楞纸板的实际回收率不到10％，90％以上的快递包装瓦楞纸板仍然会成为城镇生活垃圾，需靠消费者、清洁工和废品回收人员处理，从而造成巨大的能源和资源浪费。因此，实现瓦楞纸板的绿色高附加值资源化利用具有重要的环境意义和实用价值。另一方面，在石油产品的开采、加工、运输等过程中也不断有石油及其衍生物的泄露事件发生。石油及其衍生物的泄漏会恶化水体水质、严重破坏生态、污染大气并通过食物链危害人类健康。相对于气浮、燃烧等处理方法，吸附法，通过具有吸附性能的亲油疏水材料将油类物质从油水混合物中分离处理并加以回收利用，是一种实现油水分离、消除油污泄漏危害的可持续性方法。因此，作为吸附方法的核心，选择性亲油疏水材料的研发是目前国内外备受关注的重要课题.

超疏水超亲油材料，是指与水的接触角大于150o与油类物质的接触角小于10o的一类功能材料。这类材料能被油类物质完全湿润性而不能被水湿润，因此被认为是实现油水分离的最佳选择。但是目前在制备此类材料的过程中非环境友好甚至有毒的化合物的使用(如含氟化合物等)以及合成方法高昂的仪器成本和时间成本大大限制了此类材料的实际应用。基于天然产物或各种废弃物的超疏水材料的合成，由于其原料成本可控、制备方法相对简单等优点是近年来国内外研究的热点。但是这些方法或者原材料较难大规模收集、或者制备过程冗长、或者仍需要使用非环境友好甚至有毒的化合物等缺点，在一定程度上降低了它们的实用价值，因此研发廉洁易行且环境友好的超疏水超亲油材料的合成方法具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构稳定、成本低廉、绿色环保、性能优异的以瓦楞纸板作为前体的超疏水超亲油碳材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种超疏水超亲油碳材料的制备方法，采用以下步骤：

(1)将瓦楞纸板置于粉碎机器中粉碎；

(2)将粉碎的瓦楞纸板置于管式炉中在惰性气氛的保护下进行碳化处理，即得到所述的以瓦楞纸板作为前体的超疏水超亲油碳材料。

所述的瓦楞纸板包括未使用的和/或使用过的单瓦楞纸板、双瓦楞纸板以及A、B、C、E或F型瓦楞纸板中的一种或多种。

所述的粉碎机器包括粉碎机、搅拌机、球磨机、破壁机、豆浆机、榨汁机、料理机、打粉机、磨粉机或研磨机。

所述的瓦楞纸板在粉碎机器中粉碎1min-10h。

步骤(2)中碳化处理的温度为300-1000℃，时间为1-48h，采用的惰性气氛为氮气或氩气。

作为优选的实施方式碳化处理的温度为550-650℃，时间为2-3h，当碳化温度低于300℃，尤其是在低于550℃时无法使瓦楞纸板充分碳化从而表面无法形成大量的疏水亲油基团，而当碳化温度高于1000℃，尤其是在高于650℃时会造成瓦楞纸板中的碳酸钙填充剂发生分解产生亲水性的氧化钙，从而降低所得碳材料的疏水性能。