[发明专利]一种有机化合物修饰的碳气凝胶、其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种有机化合物修饰的碳气凝胶，其利用水热‑冷冻干燥法制备。该有机化合物修饰的碳气凝胶及包括其由其组成的有机物/油类吸附剂使用过程简单，吸油性能优良、化学稳定性好、机械强度高，且吸附有机物/油类持续使用时间长，对于有机物/油类泄漏的快速回收处理具有明显的优势。本发明公开的吸附剂既可以用于直接吸附有机物/油类，又可以将其尺寸做大，用塑料管/胶皮管连接蠕动泵，进行连续的油水分离及油/有机物的收集。

技术领域

本申请涉及一种有机化合物修饰的碳气凝胶、其制备方法及应用，属于吸附材料领域。

背景技术

当今社会科技迅猛发展，全球能源需求日益增加，而石油是当今应用最广的能源之一。随着各种进出口贸易的增加、海上石油开采量的增加以及海上石油运输的逐渐频繁，海洋溢油事故发生的频率也呈直线上升。石油已成为海洋的主要污染物之一。石油漂浮在海面上，迅速扩散形成油膜，可通过扩散、蒸发、溶解、乳化、光降解以及生物降解和吸收等进行迁移、转化。油类可沾附在鱼鳃上，使鱼窒息，抑制水鸟产卵和孵化，破坏其羽毛的透水性，降低水产品质量。油膜形成可阻碍水体的富氧作用，影响海洋浮游生物生长，破坏海洋生态平衡，此外还可破坏海滨风景，影响海滨美学价值。石油的泄露不仅会破坏生态环境、损害公众健康、导致经济损失以及一系列的社会问题，影响社会的良性运行与协调发展，同时也可能影响我国的国际关系。为保障海洋生态环境，开发油污治理技术势在必行。

最常用的溢油修复技术包括撇油器、固化剂、分散剂、生物修复、电化学法和就地焚烧等。其中撇油器可以回收溢油，且对高粘度油效果好，其他技术只专注于清理，而忽略了对环境的不利影响。21世纪初开发的超疏水/超亲油不锈钢网，用于油水分离，石油可以优先渗透。然而，采用膜过滤技术收集漏油及其过滤非常困难。具有疏水亲油金属网格的管状容器可以收集水表面的浮油，然而，该工艺吸油能力低，对浮油的处理能力不强。

因此，开发经济、环保、可回收、可循环利用的吸油材料以及装置，显得十分迫切和需要。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种有机化合物修饰的碳气凝胶，所述有机化合物修饰的碳气凝胶包括碳气凝胶和修饰于碳气凝胶的有机化合物；

所述有机化合物包括含氟硅氧烷化合物中的至少一种。

在优选的实施方式中，所述含氟硅氧烷化合物选自具有如式I所示化学式的化合物中的至少一种：

式I中，R₁、R₂、R₃独立地选自C₁～C₅的烷基；

优选地，R₁、R₂、R₃独立地选自甲基、乙基或丙基；

进一步优选地，R₁、R₂、R₃均为甲基或者R₁、R₂、R₃均为乙基；

更进一步优选地，所述含氟硅氧烷化合物为1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷。

在优选的实施方式中，所述碳气凝胶具有三维网络结构。

根据本发明的另一方面，提供了上述有机化合物修饰的碳气凝胶的制备方法，该方法至少包括以下步骤：

(a)获得碳气凝胶；

(b)将含氟硅氧烷化合物与所述碳气凝胶接触进行修饰，即得所述有机化合物修饰的碳气凝胶。

在优选的实施方式中，步骤a)中所述碳气凝胶以含有生物质材料的原料，经水热处理制备得到；

所述生物质材料选自瓜皮、果皮、甘蔗、莴苣中的至少一种；