[发明专利]一种Janus有机多孔材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种Janus有机多孔材料及其制备方法与应用。所述制备方法包括：将有机多孔材料依次与酸性处理液、金属离子盐溶液充分接触浸润，获得第一改性有机多孔材料；以及，将有机硅烷溶液施加于所述第一改性有机多孔材料的选定一侧，之后经干燥处理，获得Janus有机多孔材料。本发明制备的Janus有机多孔材料的一个面表现为超亲水，另一个面表现为疏水性，两面不同的润湿性能够有利于多种情况下进行有效的水油分离；同时本发明采用的原料为植酸，来源于植物，无毒无害，安全环保，价格低廉；并且制备的Janus有机多孔材料稳定性好，耐摩擦，油水分离效果好，可大规模制备，具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于功能性材料技术领域，具体涉及一种Janus有机多孔材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着工业和社会的发展，大量的含油废水被随意排放，破坏了生态，污染了自然环境，并进一步危害到人类的健康。传统的物理处理手段主要有重力分离、离心、聚集凝结、沉淀等。这些技术虽然也能起到一定的油水分离作用，但都不具备高效的选择性分离或吸收能力，通常分离出的油纯度难以满足二次使用的要求。除此之外，传统的油水分离材料基本上不具备抗油污染能力，使得这些材料多数是一次性使用。因此，急需制备具有选择性过滤和选择性吸收油/水的可循环使用新型油水分离材料。

Janus材料作为一种新发展的材料，能实现对液体的单向传输行为。自然界中也存在着许多具有定向输液的现象，比如蜘蛛网、沙漠甲壳虫、稻叶等等。Janus材料因其两面不对称的润湿性，在液体转移、微流控、油水分离和电池等方面具有很好的应用前景。目前，常用的普通超浸润材料都只具有单一的功能，面对多种应用场景无能为力。Janus材料可以利用其自身特殊的润湿性，能简单改变液体的传输方向。通过对制备工艺的调节，Janus材料能展现不同的浸润性，具有可调节的液体定向传输能力。Janus材料可以转化为普通的超浸润材料实现油水分离功能，也能调节为定向输液能力实现其他功能。这种多功能的超浸润材料，能应用于多种生产生活场景，实现材料最大化的利用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种Janus有机多孔材料及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种Janus有机多孔材料的制备方法，其包括：

将有机多孔材料依次与酸性处理液、金属离子盐溶液充分接触浸润，获得第一改性有机多孔材料，其中，所述酸性处理液包括植酸水溶液和/或单宁酸水溶液，所述金属离子盐溶液中包括Ag⁺、Fe³⁺、Ce³⁺、Zr⁴⁺、Sn⁴⁺盐溶液中的任意一种或两种以上的组合；

以及，将有机硅烷溶液施加于所述第一改性有机多孔材料的选定一侧，之后经干燥处理，获得Janus有机多孔材料。

本发明实施例还提供了由前述方法制备的Janus有机多孔材料，所述Janus有机多孔材料的疏水侧与水的接触角为140°～165°，Janus有机多孔材料亲水侧与水的接触角为0°。

本发明实施例还提供了前述的Janus有机多孔材料于油水分离、破乳或吸湿排汗领域中的用途。

本发明实施例还提供了一种油水分离装置，其至少包括前述的Janus有机多孔材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明制备的Janus有机多孔材料的选定一侧面的接触角为0°，表现为超亲水，另一侧面表现为疏水性，两面不同的润湿性能够有利于多种情况下进行有有效的水油分离；

(2)本发明采用的原料为植酸，来源于植物，无毒无害，安全环保，价格低廉；并且制备的Janus有机多孔材料稳定性好，耐摩擦，油水分离效果好，可大规模制备，具有很好的工业应用前景。