[发明专利]一种耐用的超疏水金属有机骨架海绵材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及超疏水材料技术领域，具体涉及一种耐用的超疏水金属有机骨架海绵材料及其制备方法和应用。解决了现有制备超疏水材料的方法存在生产成本高、功能单一、使用有毒有害试剂的问题，并应用于油水分离。制备方法包括如下步骤：将ZrCl₄和C₈H₆O₆溶解在DMF中并搅拌，将三聚氰胺海绵清洗后浸入上述溶液中；倒入高压反应釜中，在高温下进行反应，冷却至室温后DMF和丙酮清洗UiO‑66‑(OH)₂修饰海绵数次并真空干燥；将UiO‑66‑(OH)₂修饰海绵浸入到含有一定3‑氨丙基三甲氧基硅烷的硬脂酸乙醇溶液中保持一定时间，取出后干燥得到目标产物。

技术领域

本发明涉及超疏水材料技术领域，具体涉及一种耐用的超疏水金属有机骨架海绵材料及其制备方法和应用。

背景技术

日益严重的环境污染严重威胁着人类社会的可持续发展。在各种环境问题中，水污染是一个严重的问题。到目前为止，石油烃产品是世界上的主要能源。在石油工业中，海上石油开采和石油运输过程中经常发生石油泄漏和溢油事故。这种严重的水污染威胁着包括世界上其他生物在内的人类的健康。因此，工业含油废水的处理和水溢油的分离已成为一项世界性的具有挑战性的任务。全世界每年花在石油泄漏清理上的钱超过100亿美元。常规的清理方法是就地烧油或机械抽油。传统的机械提取过程费时费力，效率低。另一方面，燃油燃烧产生了大量的空气污染。因此，迫切需要开发经济、环保、高效的油水分离材料。为了解决这一严重的问题，人们在研制高效油水分离材料方面付出了很大的努力。

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能够很容易地被材料吸收，而水相则会被材料排斥，这样油就能从水油混合体系中分离出来。由于选择的材料具有较高的孔隙率，使其具有很大的吸附量，从而可以实现高效率的油水分离。然而目前很多的超疏水/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，并且对人体健康有害。

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、材料循环利用的性能。

为实现上述目的，本申请的技术方案如下：一种耐用的超疏水金属有机骨架海绵材料，其特征在于，制备方法包括如下步骤：

1)将ZrCl₄和C₈H₆O₆溶解在DMF中并搅拌，将三聚氰胺海绵清洗后浸入上述溶液中；

2)将步骤1)得到的溶液倒入高压反应釜中，在高温下进行反应，冷却至室温后清洗海绵数次并真空干燥，得到UiO-66-(OH)₂修饰海绵；

3)配制硬脂酸和3-氨丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液，通过搅拌加热进行活化，活化后溶液作为修饰液，将UiO-66-(OH)₂修饰海绵浸入到该修饰液中保持一定时间，取出后干燥得到目标产物UiO-66-(OH)₂@STA@MS。

优选地，上述的一种耐用的超疏水金属有机骨架海绵材料，步骤1)中，按摩尔比，ZrCl₄：C₈H₆O₆＝1:1.176。

优选地，上述的一种耐用的超疏水金属有机骨架海绵材料，步骤2)中，所述的高温为100℃，反应时间为24h。

优选地，上述的一种耐用的超疏水金属有机骨架海绵材料，步骤3)中，硬脂酸的浓度为0.067mol·L^-1，3-氨丙基三甲氧基硅烷的浓度为0.042mol·L^-1。