[发明专利]一种碳点修饰海绵吸油材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种碳点修饰海绵吸油材料及其制备方法，该方法先制备烷基和羧基共修饰的碳点，然后将烷基和羧基共修饰的碳点与聚甲基丙烯酸甲酯混合后溶于氯仿，得烷基和羧基共修饰碳点溶液，采用浸泡‑干燥法将碳点修饰到聚氨酯海绵上，得到碳点修饰的海绵吸油材料。本发明利用聚甲基丙烯酸甲酯将烷基和羧基共修饰的碳点固定到聚氨酯海绵上，大大改变了海绵的亲疏水性，使海绵具有疏水性，得到的吸油聚氨酯海绵可以将漂浮于水面的油进行有效分离，制备方法简单、周期短、可设计性强、产率高且易于规模化。

技术领域

本发明涉及一种碳点修饰海绵吸油材料及其制备方法，属于新材料领域。

背景技术

随着社会的发展，人们对能源的需求日益增长，传统化石能源如石油、天然气等的开发利用也越来越多。在石油的运输过程中，不可避免地会发生泄油事故，这些被油污染的水源对生态环境造成了极大破坏，如何快速高效经济的进行油水分离已引起各国政府和公众的广泛关注，传统的油水分离技术主要包括重力分离法、过滤法、离心分离法、浮选分离等方法；采用的手段主要为使用吸油隔栅，大型油水分离器以及真空吸污车，然而这些技术因为需要收集被污染海水而费时费工，收效甚微。亲油疏水三维立体材料，无需收集被污染海水便可以高效的实现油水分离，因此开发吸油效率高、可循环利用性好、经济的油水分离材料，能够为生态环境快速搭建应急屏障，将类似灾难带来的生态影响降到最小。

海绵具有质量小、孔隙率高的特点，作为一种功能性材料，在油水分离方面具有广泛的应用。但是传统的吸油海绵等吸油材料的吸油性和抗水性均较弱，在吸油的同时也吸收大量水分，影响吸油效率和分离效果。因此，对于吸油材料表面进行疏水亲油改性的技术备受关注。

中国专利文献201510121548.6公开了一种用于油水分离的高吸油海绵的制备方法，其具体步骤如下：首先将聚氨酯海绵骨架表面用改性剂进行处理，得到疏水改性层，再将处理后的海绵在一定温度下进行加热活化处理，获得吸油海绵。该用于油水分离的高吸油海绵经加热活化处理后只能使用一次，重复使用性能差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种碳点修饰海绵吸油材料及其制备方法，该吸油材料制备方法简单，吸油效率较高、可循环性高。

为解决以上问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种碳点修饰海绵吸油材料，所述的吸油材料为聚氨酯海绵上负载有碳点，所述的碳点为烷基和羧基共修饰的疏水碳点。

本发明还提供一种碳点修饰海绵吸油材料的制备方法，包括步骤如下：

烷基和羧基共修饰的碳点制备步骤；

将烷基和羧基共修饰的碳点与聚甲基丙烯酸甲酯混合后溶于氯仿，得烷基和羧基共修饰碳点溶液，采用浸泡-干燥法将碳点修饰到聚氨酯海绵上，得到碳点修饰的海绵吸油材料。

根据本发明优选的，烷基和羧基共修饰的碳点制备步骤具体如下：

将单取代烷基胺与柠檬酸混合，在40～90℃下搅拌，得到白色粉末状混合物，将混合物在200～280℃热解，冷却至室温后，除去原料及副产物，旋蒸干溶剂，抽真空10～20小时，得到烷基和羧基共修饰的碳点。

根据本发明优选的，烷基和羧基共修饰的碳点制备步骤中，所述单取代烷基胺与柠檬酸的质量比为10:1～1:10。

根据本发明优选的，烷基和羧基共修饰的碳点制备步骤中，所述单取代烷基胺为己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十二胺、十四胺、十六胺或十八胺中的一种。

根据本发明优选的，烷基和羧基共修饰的碳点制备步骤中，热解时间为1-3小时。

根据本发明优选的，烷基和羧基共修饰的碳点制备步骤中，除去原料及副产物为采用过硅胶柱除去未反应的原料及副产物。