[发明专利]一种TPU/TiO2

说明书

本发明公开了一种TPU/TiO₂/PDA复合三维多孔泡沫的制备方法，具体包括以下步骤：(1)TPU三维多孔泡沫材料的制备：将TPU浇注溶液注入放入致孔剂的成型模具内，然后将TPU/致孔剂复合物冷冻、萃取和干燥后，去除致孔剂，干燥即得TPU三维多孔泡沫材料，备用；(2)TPU/TiO₂/PDA复合三维多孔泡沫的制备：在Tris‑HCl缓冲溶液中依次加入DA、TiO₂纳米颗粒和所述TPU三维多孔泡沫材料后，超声搅拌3‑24h，洗涤干燥即得TPU/TiO₂/PDA复合三维多孔泡沫；本发明的制备工艺简便，通过联合采用超声辅助/原位聚合涂层的“一步法”，以TPU，TiO₂和PDA为原料，制备获得TPU/TiO₂/PDA复合三维多孔泡沫；制备获得的TPU/TiO₂/PDA复合多孔泡沫在空气中具有双亲性能，液下双疏性能。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，更具体的说是涉及一种TPU/TiO₂/PDA复合 三维多孔泡沫的制备方法及应用。

背景技术

近年来，随着科技和工业化的高速发展，水环境中有毒有害物质带来的 污染与危害越来越大，特别是油污染、有害有机染料的污染以及有害重金属 类污染较为严重。在实际生产生活中往往含油废水与含染料的污水是同时存 在的，对人类健康和生态系统构成威胁。为了防止这些污染物直接排放到水 环境中，已经开发了多种多样的材料去除或分解这些有害物质。由于单一功 能的材料仅仅能达到单一的功能，为了达到多功能性应用(例如，既能进行 油水分离，而且可以在油水分离的过程中吸附或分解有机染料)，开发具有多功能应用性能的材料已经得到广泛的关注。

目前，用以除去有机染料的方法包含物理吸附、光催化降解、膜过滤等， 已被人们不断的研究。其中，光催化降解作为一种绿色去除有机染料的过程， 具有可以一次性完全降解，不会引起二次污染的优点。TiO₂具有成本低、制 备简单、光催化性能优异、亲水性能良好等优点。它不仅能够降解废水中的 染料，还能用于染料敏化太阳能电池和自清洁玻璃，被认为是一种具有良好 应用前景的催化剂材料。然而，它的一些缺点阻碍了它的进一步应用。首先， TiO₂纳米粒子容易聚集在一起，这会大大阻碍其催化应用效率。其次，粉末状TiO₂在应用过程中不易回收，容易造成二次污染。因此，近年来使用分级 多孔结构负载纳米颗粒状光催化剂已经成为当下研究的热点。

目前常用的多孔光催化剂载体包括纳米纤维、薄膜和三维多孔聚合物等， 具有多孔结构的光催化剂载体的引入，有利于增加催化剂的催化效率，以及 提升回收率。其中，基于三维多孔聚合物材料具有较大的比表面积和较高的 孔隙率等优点，使其具有较好的发展潜力。此外，与其他多孔材料相比，由 于聚氨酯(TPU)三维多孔泡沫具有优异的综合力学性能、易加工成型性和低 成本性受到广泛的关注，但是，传统的油水分离多孔泡沫仍存在分离效率低、 价钱昂贵、成型工艺复杂和应用功能单一等缺点。

因此，如何提供一种低成本、高效率和多功能应用的多孔泡沫材料制备 方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种TPU/TiO₂/PDA复合三维多孔泡沫 的制备方法，本发明通过联合采用超声辅助/原位聚合涂层的“一步法”，以 TPU，TiO₂和PDA为原料，制备获得TPU/TiO₂/PDA复合三维多孔泡沫；制 备获得的TPU/TiO₂/PDA复合多孔泡沫在空气中具有双亲性能(亲水和亲油)， 液下双疏性能(水下超疏油和油下超疏水)；仅在重力作用下，该复合多孔 泡沫材料既能分离油，又能分离水，而且可以分离乳液，同时具有较高的分 离效率；此外，在可见光下照射1h，该复合泡沫对罗丹明B(RhB)的去除 率高达96.05％。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：