[发明专利]一种纤维素/SiO2

说明书

本发明公开了一种纤维素/SiO₂复合气凝胶光催化材料及其制备方法，复合气凝胶光催化材料负载TiO₂光催化剂，本发明提供了一种绿色环保、疏水亲油并且吸油的同时可以将油污降解的吸油材料。

技术领域

本发明涉及一种海面溢油处理的技术领域，具体为一种纤维素/SiO₂复合气凝胶光催化材料及其制备方法。

背景技术

随着石油和化学溶剂的使用和运输的迅速增加，石油泄漏和化学品的泄漏事故经常发生在世界各地。这样的事故会严重污染沿海水域和我们的生活环境，也可以导致有价值资源的重大损失。处理海面大范围的溢油，通常先用围油栏拦截，再用撇油器将溢油抽走，但是最终仍有少量的油污会留在海面，因此对于海面上的薄油层、小面积油层的常见回收清理方法是用吸附法。天然材料如沸石、膨润土、羊毛纤维等，由于其多孔结构和高比表面积，而一直被用于吸附清除油污。但这些吸附材料因密度大、吸收率低和油水选择性差等缺点，限制了实际应用。

因此，具有超疏水性和超亲油性的新型环保材料亟需开发，从而提高对油污的清理和回收过程。针对以上问题，本发明以废纸纤维素和甲基三甲氧基硅烷为原料，制备出性能优异的纤维素/SiO₂复合气凝胶光催化材料，气凝胶密度小（最低密度为0.107 g/cm³），热稳定性提高，便于吸油材料的回收利用和储存；甲基三甲氧基硅烷水解后与废纸纤维素形成三维三维网状结构，提高了其力学性能，有利于吸油材料的吸脱附重复利用；-Si-CH₃接枝到纤维素上使其具有较好的疏水亲油性（静态疏水接触角可达148.5°），提高了吸油材料的油水选择性，对油的吸附能力可达自重量的12倍，吸附脱附后的重复利用性好，10次后仍有90%的吸油能力。此气凝胶材料环保、性能好，在吸附水面浮油方面有很好应用潜力，同时也是对废纸的一种资源化利用。TiO₂的加入赋予了材料光催化性能，在吸收油污的同时可以对油污进行降解。

本发明提出一种疏水亲油、并且在吸油的同时对油污进行降解的吸油材料，一种纤维素/SiO₂复合气凝胶光催化材料及其制备方法。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种纤维素/SiO₂复合气凝胶光催化材料及其制备方法。

本发明的方案是：

一种纤维素/SiO₂复合气凝胶光催化材料，所述复合气凝胶光催化材料负载TiO₂光催化剂。

作为优选的技术方案，所述TiO₂光催化剂为TiO₂颗粒物或掺杂稀土的TiO₂。

作为优选的技术方案，所述TiO₂的加入量为所述复合气凝胶光催化材料质量的0.1%~0.6%。

本发明还提供一种制备所述纤维素/SiO₂复合气凝胶光催化材料的方法，包括以下步骤：

步骤1 水凝胶的形成

在30℃下，将纤维素加入到二甲亚砜、乙醇混合溶剂中，搅拌至纤维素均匀分散，得到纤维素水凝胶；

步骤2 固凝胶的形成

在30℃条件下，将甲基三甲氧基硅烷、草酸、去离子水加入到所述纤维素水凝胶中搅拌30~60min进行水解，得到溶液A，在所述溶液A中加入一定量TiO₂，得到溶液B，在所述溶液B中加入溶二甲亚砜稀释后的氨水，搅拌15~45min进行缩聚得到溶液C；将所述溶液C加热到40~50℃进行保温,得到固凝胶；

步骤3 固凝胶老化