CN107522895A - 一种温和制备石墨烯‑聚氨酯海绵复合材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种温和制备石墨烯聚氨酯海绵复合材料的方法。包括以下工艺步骤:1.用改进Hummers法制备氧化石墨烯;2.用去离子水清洗聚氨酯海绵;3.将清洗烘干后的聚氨酯海绵浸入一定浓度的氧化石墨烯水溶液中,充分浸透后,取出烘干获得氧化石墨烯‑聚氨酯海绵;4.将氧化石墨烯‑聚氨酯海绵浸入硼氢化钠溶液中还原,获得石墨烯‑聚氨酯海绵复合材料。该工艺简单易操作,耗时短,对环境污染小,适合大规模工业生产。所制备的石墨烯‑聚氨酯海绵具有疏水亲油的特性,在吸附去除海洋浮油漏油领域具有很大的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及在聚氨酯海绵上包覆一层石墨烯的方法,属于材料化学制备技术领域。
背景技术
随着石油的应用,在全球工业发展不断推进的同时,由原油泄漏和废油排放导致的海洋和河流污染问题也日渐突出。浮油和漏油污染,对水域生物***带来了严重的灾害,油水液液分离成为世界范围内的研究热点。
目前油水分离的主要方法有化学法,物理法和生物法。物理法中的吸附法因具有方便快捷,不易造成二次污染,对环境影响小,适合大规模浮油漏油回收处理的特点,而被广泛应用于海洋与河流的去油处理。然而,传统的吸油材料由于油水选择性差,吸油量低等弊端,使得废油回收和环境治理的效率大大降低。因此,开发与制备高性能吸油材料的问题亟待解决。
聚氨酯海绵具有丰富的三维孔状结构,可以吸附和储存大量的油,特别是经过化学改性的聚氨酯海绵,具有疏水亲油的特点,可以快速实现油水分离,提高回收效率。目前,用石墨烯对聚氨酯海绵进行化学改性是研究的热点问题。然而,在制备石墨烯聚氨酯海绵过程中,往往以氧化石墨烯为原料,在还原氧化石墨烯的过程中大部分采用氢碘酸,水合肼,肼等具有强腐蚀性和高毒性的还原剂,导致大规模工业生产困难,这就严格限制了其实际应用。因此,选择更加温和的还原剂并且制备出性能稳定的石墨烯-聚氨酯海绵具有十分重要的意义。
发明内容
技术问题:本发明的目的是提供一种温和制备石墨烯-聚氨酯海绵的方法。该方法以硼氢化钠为还原剂,在水热条件下,制备出性能稳定,油水选择性好,吸油量大,吸油速度快的石墨烯-聚氨酯海绵,有望应用于大规模工业生产。
技术方案:为实现上述的目的,本发明提供了一种温和制备石墨烯-聚氨酯海绵复合材料的方法,利用硼氢化钠为还原剂在水热条件下温和地还原氧化石墨烯,该方法包括以下过程:
1).制备氧化石墨烯,并配置氧化石墨烯水溶液;
2).用去离子水清洗聚氨酯海绵并烘干;
3).将清洗烘干后的聚氨酯海绵浸入步骤1)配置的氧化石墨烯水溶液中,充分浸透后,取出烘干获得氧化石墨烯-聚氨酯海绵;
4).将氧化石墨烯-聚氨酯海绵浸入硼氢化钠溶液中,并置于水浴锅中还原,获得石墨烯-聚氨酯海绵复合材料。
其中:
所述的步骤1)中,配置的氧化石墨烯水溶液浓度为0.5-3mg/ml。
所述的步骤4)中的硼氢化钠溶液浓度为0.5-2mol/L。
所述的步骤4)中,水浴锅中还原的温度为60-90℃。
所述的步骤1)中,制备氧化石墨烯的方法用改进Hummers法。
有益效果:利用硼氢化钠为还原剂在水热条件下温和地还原氧化石墨烯,获得质量稳定的石墨烯-聚氨酯海绵复合材料。该方法操作简单,可以制备出性能稳定,油水选择性好,吸油量大,吸油速度快的石墨烯-聚氨酯海绵,可以实现大规模工业生产。
具体实施方式
实施方案1:
(1).用改进Hummers法制备氧化石墨烯,并配置成浓度为0.5mg/ml的氧化石墨烯水溶液;
(2).用去离子水清洗聚氨酯海绵并烘干;
(3).将清洗烘干后的聚氨酯海绵浸入步骤(1)中的氧化石墨烯水溶液中,充分浸透后,取出烘干获得氧化石墨烯-聚氨酯海绵;
(4).将氧化石墨烯-聚氨酯海绵浸入浓度为0.5mol/L的硼氢化钠溶液中,并置60℃水浴锅中还原,获得石墨烯-聚氨酯海绵复合材料。
实施方案2:
(1).用改进Hummers法制备氧化石墨烯,并配置成浓度为1mg/ml的氧化石墨烯水溶液;
(2).用去离子水清洗聚氨酯海绵并烘干;
(3).将清洗烘干后的聚氨酯海绵浸入步骤(1)中的氧化石墨烯水溶液中,充分浸透后,取出烘干获得氧化石墨烯-聚氨酯海绵;
(4).将氧化石墨烯-聚氨酯海绵浸入浓度为1mol/L的硼氢化钠溶液中,并置于70℃水浴锅中还原,获得石墨烯-聚氨酯海绵复合材料。
实施方案3:
(1).用改进Hummers法制备氧化石墨烯,并配置成浓度为2mg/ml的氧化石墨烯水溶液;
(2).用去离子水清洗聚氨酯海绵并烘干;
(3).将清洗烘干后的聚氨酯海绵浸入步骤(1)中的氧化石墨烯水溶液中,充分浸透后,取出烘干获得氧化石墨烯-聚氨酯海绵;
(4).将氧化石墨烯-聚氨酯海绵浸入浓度为1.5mol/L的硼氢化钠溶液中,并置于80℃水浴锅中还原,获得石墨烯-聚氨酯海绵复合材料。
实施方案4:
(1).用改进Hummers法制备氧化石墨烯,并配置成浓度为3mg/ml的氧化石墨烯水溶液;
(2).用去离子水清洗聚氨酯海绵并烘干;
(3).将清洗烘干后的聚氨酯海绵浸入步骤(1)中的氧化石墨烯水溶液中,充分浸透后,取出烘干获得氧化石墨烯-聚氨酯海绵;
(4).将氧化石墨烯-聚氨酯海绵浸入浓度为2mol/L的硼氢化钠溶液中,并置于90℃水浴锅中还原,获得石墨烯-聚氨酯海绵复合材料。
Claims (5)
1.一种温和制备石墨烯-聚氨酯海绵复合材料的方法,其特征在于:利用硼氢化钠为还原剂在水热条件下温和地还原氧化石墨烯,该方法包括以下过程:
1).制备氧化石墨烯,并配置氧化石墨烯水溶液;
2).用去离子水清洗聚氨酯海绵并烘干;
3).将清洗烘干后的聚氨酯海绵浸入步骤1)配置的氧化石墨烯水溶液中,充分浸透后,取出烘干获得氧化石墨烯-聚氨酯海绵;
4).将氧化石墨烯-聚氨酯海绵浸入硼氢化钠溶液中,并置于水浴锅中还原,获得石墨烯-聚氨酯海绵复合材料。
2.根据权利要求1所述的温和制备石墨烯-聚氨酯海绵复合材料的方法,其特征在于:所述的步骤1)中,配置的氧化石墨烯水溶液浓度为0.5-3mg/ml。
3.根据权利要求1所述的温和制备石墨烯-聚氨酯海绵复合材料的方法,其特征在于:所述的步骤4)中的硼氢化钠溶液浓度为0.5-2mol/L。
4.根据权利要求1所述的温和制备石墨烯-聚氨酯海绵复合材料的方法,其特征在于:所述的步骤4)中,水浴锅中还原的温度为60-90℃。
5.根据权利要求1所述的温和制备石墨烯-聚氨酯海绵复合材料的方法,其特征在于:所述的步骤1)中,制备氧化石墨烯的方法用改进Hummers法。
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