基于重氮化學(xué)超疏水海綿的制備及表征.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，環(huán)境問(wèn)題也隨之越來(lái)越嚴(yán)重，尤其是水資源污染問(wèn)題。水污染中有一部分是由于油品混入水中，這就需要將油和水分離。以商業(yè)化海綿為基體的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的超疏水/超親油材料是一種高效的油水分離材料,具有廉價(jià)、易大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，并且受到人們的廣泛關(guān)注，比如，聚氨酯（PU）海綿、密胺（PMF）海綿為典型代表。超疏水海綿的主要制備方法是在海綿表面生長(zhǎng)納米顆粒并修飾低表面能物質(zhì)。然而在實(shí)際的制備過(guò)程當(dāng)中存在納米顆粒與海綿

2、表面結(jié)合不牢、分布不均等缺點(diǎn)。為了使海綿具有更好的超疏水性能，本論文通過(guò)重氮化學(xué)法對(duì)海綿表面進(jìn)行高效有控修飾，引入特定功能基團(tuán)，創(chuàng)造納米粒子生長(zhǎng)的理想表面環(huán)境。由于納米粒子能與海綿發(fā)生特定的相互作用，因此，本論文在海綿表面負(fù)載的納米粒子在海綿表面分散均勻，且結(jié)合牢固。因而制備的超疏水海綿具有良好的油水分離性能及優(yōu)秀的循環(huán)使用壽命。
　　通過(guò)合適的分子設(shè)計(jì)，本論文合成制備雙芳基卡賓前驅(qū)體4,4'-二甲氧基二苯基重氮甲烷和系列芳基重氮

3、鹽。通過(guò)雙芳基卡賓對(duì)海綿表面的活化和芳基重氮鹽的修飾，在PU海綿上分別引入羧基和磺酸基團(tuán)。采用紅外光譜、XPS表征了重氮基表面處理試劑對(duì)PU海綿的修飾效果。利用在海綿表面引入羧基和磺酸基對(duì)ZnO納米晶粒的強(qiáng)吸附作用，采用低溫水熱法將ZnO納米棒負(fù)載至海綿表面。研究海綿表面功能基團(tuán)對(duì)ZnO納米棒生長(zhǎng)和分布的影響和規(guī)律。研究了超疏水PU/ZnO復(fù)合海綿的油水分離性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示初次能吸收相當(dāng)于自身重量22倍的己烷和25倍的食用油。循環(huán)使用

4、5次后仍有很好的吸油能力。
　　為了進(jìn)一步擴(kuò)展重氮基表面處理試劑的應(yīng)用范圍，本論文通過(guò)重氮化學(xué)法在PMF海綿表面引入巰基官能團(tuán)，研究了對(duì)PMF海綿的修飾效果。利用Ag+與巰基的鍵合作用制備了Ag種子海綿，并且以Ag種子為生長(zhǎng)中心，在海綿表面均勻生長(zhǎng)了銀納米粒子。采用SEM、XPS、紅外光譜表征了海綿表面銀納米顆粒的組成和分布，研究了銀種子對(duì)銀納米顆粒生長(zhǎng)和分布的影響。通過(guò)在復(fù)合海綿表面修飾十八烷基硫醇制備了超疏水PMF/Ag復(fù)合海

5、綿.研究了復(fù)合海綿的油水分離性能，試驗(yàn)結(jié)果顯示，復(fù)合海綿初次能吸收相當(dāng)于自身質(zhì)量35倍的己烷和43倍的食用油，在經(jīng)過(guò)5次循環(huán)使用后還能吸收31倍左右的己烷和食用油。
　　在銀種子海綿的基礎(chǔ)上，以銀種子為生長(zhǎng)中心，原位還原生成銅納米粒子，制備了PMF/Cu復(fù)合海綿。銅納米粒子以銀種子為生長(zhǎng)中心在海綿表面分布均勻、密集且牢固。經(jīng)十八烷基硫醇修飾后，獲得超疏水性能。對(duì)超疏水PMF/Cu復(fù)合海綿的油水分離性能進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，復(fù)合