论文部分内容阅读
油类和有机溶剂的排放日益增多已对人类赖以生存的生态环境造成严重破坏。因此,迫切需要一种高性能材料能够从水体中快速有效吸附油类和有机溶剂。一般来讲,吸油材料具备发达的孔道结构和良好的憎水性,特别应表面具有超疏水表面特性,即水接触角高于150°。因此,构筑具有超疏水表面进而制备吸油材料成为该领域的研究热点和难点。荷叶结构是典型的超疏水表面之一,其疏水性原理是表面的微乳突结构和蜡质层协同作用。受此启发,论文以廉价多孔海绵或木棉为基底,通过界面自组装和表面修饰,构筑了仿“荷叶”结构表面,制备了系列超疏水吸油材料,实现了油类污染物的快速吸附和回用。论文主要研究内容如下:(1)以密胺海绵为多孔基底、SiO2纳米颗粒和氟化物为表面构筑单元,基于自组装法和表面接枝法,构筑了仿“荷叶”结构的超疏水表面,通过SiO2颗粒负载过程调控表面拓扑结构,通过表面氟化物修饰过程调控表面化学结构,制备了SiO2@TA@Ag吸油材料。吸油材料的水接触角达154.09°,油/有机溶剂吸附能力达69-153 g g(自身重量)-1,且表现出良好的回用性。此外,通过在蠕动泵上装配超疏水海绵,搭建油水分离装置,实现了水中油类污染物的连续清除。(2)以木棉为多孔基底、MOFs纳米颗粒和烷烃类为表面构筑单元,基于自组装法和表面修饰法,构筑了仿“荷叶”结构的超疏水表面,通过ZIF-8颗粒负载过程调控表面拓扑结构,通过烷烃修饰过程调控表面化学结构,制备了kapok/TA-Fe/ZIF-8-D吸油材料。吸油材料兼具整体性、多孔性和超疏水性,水接触角达162.31°,油/有机溶剂吸附能力达72.08 g g(自身重量)-1,循环使用50次,吸附能力仍能维持73.37%-82.85%。(3)以木棉为多孔基底、MOFs纳米颗粒和碳为表面构筑单元,基于自组装法和表面碳化法,构筑了仿“荷叶”结构的超疏水表面,通过调控MOFs颗粒负载过程调控表面拓扑结构,通过表面碳化调控表面化学结构,制备了Biomass-C/ZIF-8-C和Biomass-C/MIL-53-C吸油材料。二者均表现出良好疏水性,水接触角达141.53°,油/有机溶剂吸附能力高于100 g g(自身重量)-1。