[发明专利]一种石墨烯改性金属基亲油疏水材料制备方法

说明书

本发明的石墨烯改性泡沫金属基亲油疏水材料具有较高的机械强度，同时修饰在基体上的还原氧化石墨烯具有较好的亲油疏水性，其与水的接触角在110°以上，最高可达127°，是一种较好的亲油疏水材料。由于石墨烯和泡沫金属的结合力较强，故此石墨烯改性泡沫金属基亲油疏水材料可反复使用，每立方厘米的石墨烯改性泡沫金属基亲油疏水材料可以循环吸附100立方厘米的油，吸油率大幅度提升。

技术领域

本发明涉及浮油收集领域，具体涉及一种石墨烯改性泡沫金属基亲油疏水材料及其制备方法。

背景技术

近年来轮船及油井漏油的事件屡见不鲜，石油泄漏造成水体污染，给海洋生物和人类健康带来了巨大威胁，造成了巨大的经济损失，导致了难以修复的生态破坏。目前，处理水上油污的方法主要有围控与回收法、消油剂法、燃烧法和生物复原法等。消油剂法、燃烧法和生物复原法在一定程度上均会增加处理成本，有时甚至会造成二次污染，利用收油机来回收溢油是目前主要的处理手段。但是在某些受限区域，无法使用收油机回收时，吸附材料成为处理漏油问题的首选。

吸油材料应该具有良好的亲油疏水性以及相对较好的吸收性能。近年来，各种结构新颖的多孔材料用于油污的吸收，例如聚氨酯、聚乙烯醇甲醛以及碳纳米材料和无机多孔材料等。但是这些材料吸油率一直不高。

石墨烯具有独特的二维晶体结构决定了其优异的电学、力学和热血性能，自由电子在石墨烯上的传输不易发生散射，在复合材料、催化材料、储能材料等领域均具有相当大的应用价值。但是石墨烯海绵材料的基体主要为聚氨酯海绵或三聚氰胺海绵，吸油后保油性差，稍加压就会漏油，同时使用寿命不高。泡沫金属的表面积可达10～100cm²/cm³，又具有很多突出的物理、化学和机械性能，相比于海绵基体，其抗压性强。若能将泡沫金属作为石墨烯的基体，则会大大改善石墨烯吸附材料的机械性能，提高其使用寿命。因此，本发明的一种石墨烯改性泡沫金属基亲油疏水材料，具有较高的机械强度，适用于动态的浮油收集过程。

发明内容

为实现上述目的，本发明的一种石墨烯改性泡沫金属基亲油疏水材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制氧化石墨烯分散液：将含氧量为20％～80％的氧化石墨烯加入去离子水中搅拌均匀，并进行超声处理，得到氧化石墨烯分散液；

(2)在氧化石墨烯分散液中添加硅烷偶联剂：在步骤(1)所制得的氧化石墨烯分散液中加入硅烷偶联剂；

(3)石墨烯改性泡沫金属基体准备：将泡沫金属放入有机溶液中进行超声清洗，取出吹干后再置入稀硝酸溶液中进行腐蚀，随后将腐蚀过的泡沫金属放入到NaOH溶液中进行表面羟基化处理；

(4)还原法制备石墨烯改性泡沫金属基亲油疏水材料：将经步骤(3)处理后的泡沫金属完全置入步骤(2)制得的氧化石墨烯分散液中，之后在该石墨烯分散液中加入水合肼水溶液，并利用水热法使氧化石墨烯还原；

(5)干燥处理：将步骤(4)处理后的泡沫金属进行干燥处理，即可得到石墨烯改性泡沫金属基亲油疏水材料。

进一步，所述的硅烷偶联剂为KH550和KH560的混合溶剂，其中KH550和KH560的比例在1:1～1:3之间。

进一步，将添加硅烷偶联剂的氧化石墨烯溶液在频率为20KHz下进行超声处理10min～30min，使得硅烷偶联剂充分溶于氧化石墨烯分散液中。

进一步，所述的泡沫金属包括泡沫铝、泡沫铜、泡沫镍等含有泡沫气孔的特种金属材料，孔隙率高于70％。相比于一般的烧结多孔金属，泡沫金属孔隙率高，与石墨烯接触面积大，能够最大程度的发挥石墨烯的功效。而相比于海绵等多孔材料，泡沫金属具有较高的强度及抗压性，作为亲油疏水材料基体可以提高材料的机械强度。

进一步，步骤(3)中的稀硝酸溶液质量浓度为0.1～8％，该稀硝酸溶液腐蚀泡沫金属的时间为10min～60min。