[发明专利]一种SnO2

说明书

本发明公开了一种SnO₂均匀强结合碳纤维布复合材料的制备方法，其特征在于，碳纤维布在氯化亚锡乙醇溶胶中浸渍1h以上，取出后在持续通惰性保护气体的环境下500～700℃范围内某一温度下恒温退火处理；为了获得SnO₂包覆层与单根碳纤维基体之间的超强结合力，需要将溶胶浸渍和高温退火过程重复3～5次；产物中碳纤维表面覆盖一层完整均匀的具有多孔结构的SnO₂膜，结合力很强；该制备方法简单、成本低，易于实现规模化制备。

技术领域

本发明涉及一种油水分离材料的制备方法，特别是一种SnO₂均匀强结合碳纤维布复合材料的制备方法。其特征是，通过溶胶凝胶法、惰性气氛下管式炉内退火；将将溶胶中浸渍和高温退火过程重复进行多次。该方法操作简单、成本低、重复性好，且易于控制。

背景技术

随着工业生产的快速发展和石油开采、运输技术的不断提高，石油的消耗量日益增长，所产生的油污染逐渐成为了一个全球性的环境问题。传统的油污染处理方法包括焚烧、化学沉积、生物降解等，这些方法都具有成本高、效率低、易引发二次污染等缺点。具有特殊浸润性的油水分离材料近年来引起了大量研究者的关注。浸润性是固体表面所具有的特性，能决定液体在固体表面接触时的浸润现象。构建合适的表面微纳结构以及化学组分能制备出具有特殊浸润性的功能性材料。如果一个材料对于油和水表现出不同的浸润性，如果同时具备超疏水和超亲油，或者超亲水和超疏油，那么就可以实现对油水混合物的有效分离。

薄膜材料是实现油水分离的首先材料，但一方面，特殊工艺和薄膜材料开发的油水分离膜成本太高，难以规模化应用；另一方面，一普通低成本碳纤维为原料难以实现油水高效分离。因此，需要开发一款纳米材料表面包覆碳纤维的材料，不仅要获得超疏水+超亲油特性，同时要结合力强，能够满足在高温下长期使用。

本发明通过溶胶凝胶法在碳纤维布的纤维表面生长一层完整、均匀的SnO₂膜，通过管式炉退火将SnO₂转变为多孔膜，与碳纤维布共同构建表面微纳结构。并利用脱水缩合的方式使膜层之间通过化学键结合，增强作用力，提高材料的稳定性和使用寿命。

发明内容

本发明的目的：该专利提出一种SnO₂均匀强结合碳纤维布复合材料的制备方法。该材料兼备了高效油水分离和高环境稳定性的优点，可以实现对油水混合物的高效分离；该制备方法操作简单、成本低，易于规模化；对设计和制备高效稳定油水分离器件具有重要意义。

本发明的技术方案是：首先，以普通的低成本白色棉布为原材料，采用碳化的途径将棉布碳化，获得碳纤维布；将氯化亚锡乙醇混合溶液在持续磁力搅拌下60～80℃搅拌3h以上，转移至烧杯中敞口陈化2天以上，得到透明的溶胶；然后，将去离子水清洗过的碳纤维布浸入溶胶中保持1h以上，取出后置于管式炉中，在持续通N₂的气氛下，加热到500～700℃的某一温度，并在这一温度下恒温退火1h以上；将溶胶中浸渍和高温退火过程重复进行3～5 次，得到最终产物SnO₂@碳纤维布复合材料。

作为最佳反应参数，配制氯化亚锡溶胶时，反应温度60～80℃，持续机械或磁力搅拌，反应时间3h以上，然后敞口静置陈化2天以上；

作为最佳反应参数，氯化亚锡乙醇溶胶的最佳浓度为0.2～0.5M；

作为最优条件，碳纤维布在溶胶中浸渍1h以上；

作为最优条件，持续通N₂氛围下退火时，保温温度在500～700℃之间，时间1h以上；

作为最优条件，需要重复溶胶浸渍和高温退火过程3～5次。