本文選題：超疏水 + 高彈性��； 參考：《華東師范大學》2017年碩士論文

【摘要】：石油泄漏和有機溶劑污染造成了嚴重的環(huán)境問題。物理吸附被認為是最重要的去除油污的方法。理想的吸油材料應(yīng)具有吸油容量高、循環(huán)性能優(yōu)越、選擇性高以及制備成本低等四個特點。現(xiàn)有的油吸附劑大多不具有超疏水性能,在使用過程中不可避免地吸水,降低了它們的油/水選擇性。已有的超疏水吸油材料很多不具備彈性,導致循環(huán)成本高或不能循環(huán)使用。而已報導的超疏水和高彈性的油吸附劑存在制備過程繁瑣,可控性差或吸油量低等缺點。基于此,本論文開展了以下兩方面的工作:首先通過一個三步法制備了超疏水、超親油三聚氰胺/石墨烯/炭黑泡沫(M/G/CS)。經(jīng)過一步浸漬-涂覆將氧化石墨烯片粘附在三聚氰胺海綿骨架上,然后經(jīng)過一步低溫熱還原將氧化石墨烯還原,隨后再經(jīng)過一步浸漬-涂覆在石墨烯表面粘附一層炭黑(N330)納米粒子。石墨烯片間的π-π堆積作用使它可以牢固地纏繞在海綿骨架上,而石墨烯與炭黑之間的π-π作用使炭黑粒子得以穩(wěn)定地粘附在石墨烯表面。這是首次采用炭黑增加石墨烯材料的納米級粗糙度。一系列結(jié)構(gòu)表征證明了氧化石墨烯已在很大程度上被還原,而炭黑粒子則粘附在石墨烯表面。泡沫發(fā)揮了三者的協(xié)同作用,表面的水接觸角為167°。油接觸角為0°,表現(xiàn)出超疏水超親油性能。泡沫有效地保留了彈性,循環(huán)1000次后,仍能恢復原形,有效地解決了超疏水和高彈性兩個關(guān)鍵問題。這也是首次被報道的兼具超疏水性能和高彈性的石墨烯基多孔材料。泡沫可用簡單方便的吸附-擠壓的方式進行循環(huán)使用。它對常見的油和有機溶劑的吸附量為50-140 g/g。同時還具有高油污吸附選擇性、高循環(huán)使用性能、制備方法簡單、可放大生產(chǎn)等特點,在溢油清理和吸附有機污染物等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。采用更簡單的一步浸漬-涂覆方式制備了超疏水三聚氰胺/聚偏氟乙烯泡沫(M/PS)。通過簡單的聚合物溶解、沉淀、涂覆的方式將聚偏氟乙烯(PVDF)膜包覆在海綿表面,在海綿表面構(gòu)筑了無數(shù)的微納米級粗糙度。相比于繁瑣的化學改性的方式,這種物理涂覆的方式具有簡單、經(jīng)濟、環(huán)境友好的特點。泡沫的水接觸角為155°,油接觸角為0°,具有超疏水、超親油性能。同時,泡沫有效地保留海綿本身的高彈性,循環(huán)1000次后無塑性變形。它對常見的油和有機溶劑的吸附量為60-160 g/g。同樣的,泡沫具有高油/水選擇性,高循環(huán)性能,在溢油清理和吸附有機污染物等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。
[Abstract]:Oil spills and organic solvent pollution have caused serious environmental problems. Physical adsorption is considered to be the most important method of oil removal. The ideal oil-absorbing material should have four characteristics, such as high oil absorption capacity, excellent circulation performance, high selectivity and low preparation cost. Most of the existing oil adsorbents do not have super hydrophobicity, which inevitably absorbs water in the process of use, thus reducing their oil / water selectivity. Many of the existing superhydrophobic oil absorbent materials are inelastic, resulting in high cycle cost or no recycling. It is reported that the superhydrophobic and high elastic oil adsorbents have some disadvantages such as tedious preparation, poor controllability or low oil absorption. Based on this, the following two aspects of work have been carried out in this paper: firstly, superhydrophobic, super-oil melamine / graphene / carbon black foams were prepared by a three-step method. After one step impregnation and coating, the graphene oxide was adhered to the framework of the melamine sponge, and then the graphene oxide was reduced by one step of thermal reduction at low temperature. Then one step impregnation-coating on the surface of graphene adhesion a layer of carbon black N 330) nanoparticles. The 蟺-蟺 stacking effect between graphene sheets allows it to wrap firmly around the sponge skeleton, while the 蟺-蟺 interaction between graphene and carbon black makes the carbon black particles adhere to the surface of graphene stably. This is the first time that carbon black is used to increase the nanometer roughness of graphene materials. A series of structural characterization show that graphene oxide has been reduced to a large extent, while carbon black particles adhere to the surface of graphene. The surface water contact angle is 167 擄. The oil contact angle is 0 擄, which shows super hydrophobic and oil-lipophilic properties. The foam retains the elasticity effectively, and after 1000 cycles, the foam can be restored to its original shape, which effectively solves the two key problems of superhydrophobic and high elasticity. This is the first reported graphene-based porous material with both super hydrophobic properties and high elasticity. Foam can be recycled by simple and convenient adsorption-extrusion. Its adsorption capacity for common oils and organic solvents is 50-140 g / g. At the same time, it has many advantages such as high oil pollution adsorption selectivity, high recycling performance, simple preparation method and scalable production. It has great application prospect in the fields of oil spill cleaning and adsorption of organic pollutants. The superhydrophobic melamine / polyvinylidene fluoride (PVDF) foam was prepared by a simple one step impregnation-coating method. Polyvinylidene fluoride (PVDF) film was coated on the sponge surface by simple polymer dissolution, precipitation and coating, and numerous micro-nanometer roughness was constructed on the sponge surface. Compared with the complicated chemical modification, this physical coating method is simple, economical and environmentally friendly. The water contact angle and oil contact angle of foam are 155 擄and 0 擄respectively. At the same time, foam effectively retains the high elasticity of the sponge itself, and has no plastic deformation after 1000 cycles. Its adsorption capacity for common oils and organic solvents is 60-160 g / g. Similarly, foams have high oil / water selectivity, high cycling performance and potential applications in oil spill cleaning and adsorption of organic pollutants.
【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ424

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