[发明专利]疏水性石墨烯吸油海绵及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种疏水性石墨烯吸油海绵及其制备方法和应用。该制备方法包括：(1)将氧化石墨烯和还原剂加入水中分散均匀，得到混合液；(2)将海绵进行预处理清洗，干燥得到预处理海绵；(3)将预处理海绵浸入混合液中，然后取出，在65～90℃下进行还原反应，冷却至室温，获得石墨烯湿海绵；(4)将石墨烯湿海绵浸入去离子水中进行浸泡洗涤，浸泡时间不少于10h，然后经过干燥处理获得疏水性石墨烯吸油海绵。本发明的疏水性石墨烯吸油海绵具有良好的疏水性能，制备成本低。

技术领域

本发明涉及一种疏水性石墨烯吸油海绵及其制备方法和应用。

背景技术

石墨烯气凝胶由于其具有高弹性、强吸附等特点，在油水分离领域应用前景广阔。但是，纯石墨烯气凝胶的机械性能和三维骨架的抗疲劳性能差，容易被破碎；在实际的油水分离和有机溶剂的吸附上适用性较低，限制了它的工业化应用。

石墨烯复合海绵既具备了海绵的高强度、高回弹性，同时还具备了石墨烯的疏水性，可以用于工业化油水分离。俞书宏教授课题组采用离心辅助浸渍涂覆技术，在海绵表面均匀地包裹上石墨烯涂层，得到的经石墨烯修饰后的海绵不仅导电，还具有疏水亲油特性。Liu等通过浸渍干燥的方法将石墨烯涂覆于海绵上，得到的复合海绵不仅具有高吸附性，而且还具有高压缩回弹性，可通过挤压的方式实现循环吸附-脱附。但是以上制备方法使用氢碘酸或水合肼作为还原剂，对环境造成污染，难以实现大规模生产。

CN107698965A公开了一种石墨烯海绵材料及其制备方法，该方法向石墨烯粉末中加入纳米氧化锌、纳米二氧化钛、量子能纳米远红外粉末，经高速搅拌均匀混合后得到混合物，将混合物加入发泡材料中，搅拌后置于模具中发泡制得。该方法制备的海绵通过选择模具形状来选择海绵的形状，而且工艺复杂，综合成本高。CN108722347A公开了一种石墨烯吸油海绵，通过将石墨烯水溶液中的石墨烯进行改性，然后将海绵浸泡在改性后的石墨烯水溶液中，浸泡后进行高温还原，获得石墨烯吸油海绵。获得的石墨烯吸油海绵具有良好的疏水性能，可以用于石油开采、工业油类污染物分离等领域。但是由于该石墨烯吸油海绵制备采用高温还原工艺，制备单位海绵时需要大量的石墨烯溶液进行浸泡，物耗高；为了获得较高的疏水性能，使用的氧化石墨烯需要进行改性，进一步提高了物耗，工艺复杂，制备成本较高；采用多种化学试剂，易对环境产生二次污染。

由此，急需开发一种具有优异的疏水性能、低成本和可回收的理想吸附材料。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种疏水性石墨烯吸油海绵的制备方法，所述制备方法工艺简单，无二次污染，能够稳定制备石墨烯基吸油海绵。

本发明的另一个目的在于提供一种疏水性石墨烯吸油海绵，具有较强油水分离性能。

本发明的再一个目的在于提供一种疏水性石墨烯吸油海绵在油水分离领域中的应用。

本发明采用如下技术方案实现上述目的。

一方面，本发明提供一种疏水性石墨烯吸油海绵的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氧化石墨烯和还原剂加入水中分散均匀，得到混合液；

(2)将海绵进行预处理清洗，干燥得到预处理海绵；

(3)将预处理海绵浸入混合液中，然后取出，在65～90℃下进行还原反应，冷却至室温，获得石墨烯湿海绵；

(4)将石墨烯湿海绵浸入去离子水中进行浸泡洗涤，浸泡时间不少于10h，然后经过干燥处理获得疏水性石墨烯吸油海绵。

根据本发明的制备方法，优选地，步骤(1)中，所述氧化石墨烯的片径为5～40μm。

根据本发明的制备方法，优选地，步骤(1)中，混合液中氧化石墨烯的浓度为1～10mg/ml；混合液中的氧化石墨烯与还原剂的质量比为1:2～6。