[发明专利]二氧化硅纳米棒-密胺泡沫复合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超疏水超亲油二氧化硅纳米棒‑密胺泡沫复合物，包括密胺泡沫和生长在密胺泡沫骨架表面的纳米量级的二氧化硅纳米棒；该二氧化硅纳米棒为疏水型的二氧化硅纳米棒；制备方法为准备密胺泡沫，用去离子水清洗后在烘箱中烘干备用；将硅源和氨水分别盛放在两个容器中备用；将盛放硅源和氨水的容器和烘干后的密胺泡沫置于真空干燥器中，密封并抽真空，将真空干燥器置于恒温箱中，恒温保存；将真空干燥器从恒温箱中取出，冷却至室温，将骨架表面沉积了二氧化硅纳米棒的密胺泡沫从真空干燥器中取出，即获得所述二氧化硅纳米棒‑密胺泡沫复合物。与现有技术相比，本发明具有超疏水、超亲油的表面浸润等优点。

技术领域

本发明属于纳米材料及其制备领域，尤其是涉及一种超疏水超亲油二氧化硅纳米棒-密胺泡沫复合物。

背景技术

具有疏水性亲油性的多孔材料在油水分离和染料吸附等领域具有较好的应用潜力。二氧化硅纳米棒一维纳米材料中较为重要的一类材料，其表面浸润性可以通过嫁接不同的表面官能团而进行调节。目前，制备具有超疏水超亲油性的多孔材料的方法主要有：水热法、溶胶凝胶法和溶胶凝胶技术结合去模板法等。在这些方法中，材料的制备大多需要严苛的化学反应环境，例如：催化剂含量、反应温度、真空度要求、气氛要求等；除此之外，一些制备技术还需要繁琐的制备模板、去模板和特殊工艺干燥等过程。这种限制条件下的超疏水超亲油多孔材料的制备受到仪器和环境的限制，无法广泛的推广使用和大面积批量生产。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超疏水超亲油二氧化硅纳米棒-密胺泡沫复合物。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种超疏水超亲油二氧化硅纳米棒-密胺泡沫复合物，包括密胺泡沫和生长在密胺泡沫骨架表面的纳米量级的二氧化硅纳米棒；该二氧化硅纳米棒为疏水型的二氧化硅纳米棒。

本发明以密胺泡沫为支撑骨架和衬底材料，在密胺泡沫的骨架表面沉积具有疏水效果的二氧化硅纳米棒，从而获得了三维多孔疏水材料，该材料具有超疏水、超亲油的表面浸润特性，并且具有微米量级的开孔结构，具有比表面积大、孔隙率高、密度小等特点。

所述二氧化硅纳米棒通过化学气相沉积法生长在所述密胺泡沫骨架表面。

所述密胺泡沫的骨架形成微米量级的孔洞结构，其中孔洞结构的尺寸为40～150um；密胺泡沫的骨架尺寸为4～15um。

所述二氧化硅纳米棒垂直于所述密胺泡沫骨架表面，其直径为46～53nm；长度为46-270nm。

所述二氧化硅纳米棒在所述密胺泡沫骨架表面的分布率为2.09～8.34％。

本发明中分布率是指密胺泡沫骨架表面生长的所有二氧化硅纳米棒的横截面积所占密胺泡沫骨架表面积的比例。所有二氧化硅纳米棒的横截面积的计算方法为：扫描电子显微镜图像中的二氧化硅纳米棒的数目乘以二氧化硅纳米棒的横截面面积；密胺泡沫骨架表面积即整个骨架填充的扫描电子显微镜图像的面积。值得注意的是，这里采用的是密胺泡沫骨架填满整个扫描电子显微镜视野的图像。

二氧化硅纳米棒的长度和分布率会显著影响材料的疏水性能。根据Cassie浸润性理论，材料表面的粗糙度和表面能是影响材料亲疏水性的两个重要因素，高的粗糙度和低的表面能有利于疏水性表面的形成。本发明中，通过二氧化硅纳米棒在密胺泡沫骨架表面的生长来提供较高的表面粗糙度；而低的表面能是由二氧化硅纳米棒的疏水性甲基提供的。二氧化硅纳米棒在密胺泡沫骨架表面的分布率过高或过低，都会导致密胺泡沫骨架表面粗糙度的减小，因此不利于疏水性表面的形成。同时，如果二氧化硅纳米棒在所述密胺泡沫骨架表面的分布率过低，则密胺泡沫的表面能的改变将会很小，不利于降低材料的表面能，即不利于疏水性表面的形成。

本发明还提供一种超疏水超亲油二氧化硅纳米棒-密胺泡沫复合物的制备方法，包括以下步骤：