基于重氮化學(xué)超疏水海綿的制備及表征.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的提高，環(huán)境問題也隨之越來越嚴(yán)重，尤其是水資源污染問題。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、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納米顆粒并修飾低表面能物質(zhì)。然而在實(shí)際的制備過程當(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，本論文通過重氮化學(xué)法對海綿表面進(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。通過雙芳基卡賓對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PU海綿的修飾效果。利用在海綿表面引入羧基和磺酸基對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ZnO納米棒生長和分布的影響和規(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，本論文通過重氮化學(xué)法在PMF海綿表面引入巰基官能團(tuán)，研究了對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種子為生長中心，在海綿表面均勻生長了銀納米粒子。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，研究了銀種子對銀納米顆粒生長和分布的影響。通過在復(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。對超疏水PMF/Cu復(fù)合海綿的油水分離性能進(jìn)行了測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，復(fù)合