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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赵丽
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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

一种温和制备石墨烯-聚氨酯海绵复合材料的方法
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，对水域生物系统带来了严重的灾害，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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