[发明专利]一种智能超疏水材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种智能响应型超疏水材料及其制备方法和应用，制备方法为：将五水合硝酸铋完全溶解于硝酸中，加入盐酸分离得到白色沉淀，加入冰醋酸静置后洗涤，烘干得到羟基化的3D‑C‑BiOCl微球；加入无水乙醇和3‑氨丙基三甲氧基硅烷，活化后加入MS搅拌，烘干得到3D‑C‑BiOCl@MS；将十二烷二羧酸和疏水性月桂酸在超声处理下溶于无水乙醇中作为修饰溶液，将3D‑C‑BiOCl@MS放入修饰溶液中室温浸泡，取出烘干得到目标产物S‑3D‑C‑BiOCl@MS。本发明所述的制备方法生产成本低，合成的材料具有超疏水特性、pH响应性和光催化降解能力，油水分离实验中对油的吸附效率高以及光催化降解污染物测试中对污染物的降解效率极高。

技术领域

本发明涉及一种智能超疏水材料及其制备方法和应用，具体涉及一种利用超疏水微球和表面修饰技术对基底材料进行修饰制备超疏水材料的通用方法，属于材料技术领域。

背景技术

随着人类社会工业化进程速度的加快，工业生产过程中排放的大量的含有机污染物的废水以及石油开采和炼制过程中泄露的原油，对水资源以及生态环境造成了严重的污染，导致全球范围内严重的环境破坏。因此，开发一种高效且环保的方法用来处理和回收油类污染物具有深远的意义。传统的油水分离技术操作繁琐、残留率高，很难实现对油类污染物快速高效地回收。超疏水材料作为一种新型的油水分离材料具有良好的润湿性、高分离效率、高选择性、操作简单、适用范围广、绿色环保等优点而备受人们的关注。分离层状污染物以及降解可溶性污染物是当前废水处理的两个关键步骤。然而，传统的超疏水材料的功能较为单一，只适用于层状油水混合物的分离，尚不能满足复杂污染体系中油水分离的需求，因此需要开发一种多功能、具有智能响应能力且环保的新型油水分离材料。

目前，超疏水/超亲油材料是一类典型的油水分离材料。超疏水/超亲油材料其表面与水滴之间的接触角大于150°，而与油滴间的接触角接近或者等于0°。超疏水-超亲油的性能使得油相能够很容易地在材料表面铺展、吸收以及渗透，而水相会被排斥，这样油相就能从水油混合体系中分离出来。由于材料本身具有较高的孔隙率，使其具有大的饱和吸附量，从而可以实现高效率的油水分离。然而目前的超疏水/超亲油材料在制备过程中，通常使用氟化物等有害药品进行改性，污染环境，对人体健康有害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、使用方便且可重复使用的智能超疏水材料的制备方法。本发明的超疏水材料具有高吸油能力、选择性分离油水混合物能力、光降解污染物能力和材料循环利用的性能。

一种智能超疏水材料，通过简单搅拌的方法合成了具有可见光响应的羟基化的三维细胞状BiOCl微球(3D-C-BiOCl)并以3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTES)作为交联剂将其固定在三聚氰胺海绵(MS)表面，在构建粗糙表面的同时将光催化降解的能力引入到海绵中。经过具有pH响应能力的十二烷二羧酸(DDA)以及疏水性月桂酸(LA)的修饰接枝，合成了兼具光催化降解功能及pH响应能力的智能超湿润性S-3D-C-BiOCl@MS材料。

一种智能超疏水材料，制备方法如下：

1)将五水合硝酸铋完全溶解于硝酸中，逐滴加入盐酸并持续搅拌，离心分离后得到白色沉淀，洗涤至中性，加入冰醋酸静置4h后洗涤至中性，烘干得到羟基化的3D-C-BiOCl微球；

2)向装有羟基化的3D-C-BiOCl微球的容器中加入无水乙醇和3-氨丙基三甲氧基硅烷，进行活化，活化后加入三聚氰胺海绵在室温下持续搅拌，12h后将三聚氰胺海绵取出烘干得到了3D-C-BiOCl涂覆的3D-C-BiOCl@MS；

3)将十二烷二羧酸和疏水性月桂酸在超声处理下溶于无水乙醇中作为修饰溶液，将 3D-C-BiOCl@MS放入修饰溶液中室温浸泡，取出烘干得到目标产物S-3D-C-BiOCl@MS。

上述的一种智能超疏水材料，步骤1)中，按摩尔比，硝酸铋：硝酸：盐酸＝1：20： 6。