CN110251994A - 一种基于二维材料的按需油水分离膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料领域，提供了一种基于二维材料的按需油水分离膜及其制备方法，该膜由表面包覆有二维材料纳米薄片的多孔基底材料构成，所述多孔基底材料为孔径大于1μm的大孔基底材料或孔径为0.02‑1μm的微孔基底材料。制法为：先用有机溶剂使二维材料粉末剥离成纳米薄片，将纳米薄片真空干燥后分散到水‑乙醇共溶剂中配制成二维材料纳米薄片悬浮液，再采用浸泡超声或真空抽滤法，将二维材料纳米薄片包覆在多孔基底材料表面即得到油水分离膜，其孔径大小能通过二维材料纳米薄片悬浮液浓度、用量及包覆次数来调节，能高效分离油水混合物及稳定的乳液。以不同液体进行预润湿，能实现选择性地过滤水阻止油或过滤油阻止水，实现高效按需分离。

Description

一种基于二维材料的按需油水分离膜及其制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，涉及油水分离膜及其制备方法，具体涉及一种基于二维材料的按需油水分离膜及其制备方法。
背景技术
水体油类污染是全球性环境问题之一。石油及其炼制品(汽油、煤油、柴油等)在开采、炼制、贮运和使用过程中泄漏、随意排放进入海洋及周边水体对环境和生态系统造成越来越严重的危害。工业废水和生活污水中的油类对水体的污染同样不可小视。如何有效治理油类污染水体成为了当今棘手的问题。油水分离是解决上述问题的有效方式，其中以物理方法为主，包括离心法、重力法、聚结分离法、吸附法、膜过滤法等。传统分离方法虽然操作简单，但是分离效率低、范围窄、能耗高。设计、制备具有超润湿特性的界面材料和薄膜是一种实现油水分离可行而又简单的技术手段。
近年来，受荷叶表面自清洁效应的启发，各种超疏水材料不断被开发用于油水分离。例如，专利CN104826363A采用多巴胺聚合物表面修饰改性的方法制备出超疏水/超亲油的乳液分离膜。这种网膜可以有效地阻拦水而选择性地通过油，实现油水分离。但是，超疏水分离膜让油通过的同时也会被油所堵住或污染。在分离轻油与水的混合物或水包油乳液时，超疏水分离膜表面形成的一层水膜就会阻碍油水的有效分离，从而大大限制超疏水分离膜的应用。除了陆地植物外，水生动植物表面同样具有自清洁的功能，其原由在于它们的表面表现出另外一种极端润湿性质，即水下超疏油特性。专利CN107441961A利用超支化聚合物改性聚偏二氟乙烯(PVDF)表面，使其具备超亲水/水下超疏油特性。这种网膜能够让水很快地通过，油则完全被阻挡，解决了膜孔堵塞和污染的问题。然而，这两种膜因其对立的润湿性质，不能同时对不同类型的油水混合物进行高效地分离。因此，在同一分离膜上同时实现对不同类型的油水混合物(比如重油/水混合物、轻油/水混合物、水包油乳液、油包水乳液)的按需分离是十分必要的。制备具有智能响应或具有润湿选择性的分离膜是目前实现按需分离的主要途径。专利CN109011701A通过在基材上植入巯基，然后将含pH响应单体和含不饱和键的功能单体按一定比例在紫外光照下使不饱和键与巯基发生化学反应接枝到基材上，得到pH响应性油水分离材料，实现了可控的重油/水、轻油/水之间的油水分离。专利CN108837707A通过水热和煅烧过程在多孔网膜上构筑超亲水表面，用于轻油/水混合物的分离；利用月桂酸钠改性获得超疏水表面用于重油/水混合物的分离，在此基础上，利用高温处理使分离膜表面由超疏水再次转变为超亲水/水下超疏油特性，达到按需分离的目的。但是，这些分离膜的制备和润湿性质的调控过程相对比较复杂，需要外界条件刺激，如光、热等，成本较高，不具备普适性。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种基于二维材料的高效按需油水分离膜的制备方法，这种膜的制备方法过程简单，由多孔基底材料和包覆在该基底材料表面的二维材料纳米薄片构成。
本发明的另一个任务是提供这种基于二维材料的按需油水分离膜的制备方法。
实现本发明的技术方案是：
本发明提供的基于二维材料的按需油水分离膜，由多孔基底材料和包覆在该基底材料表面的二维材料纳米薄片构成。
所述多孔基底材料可以是孔径大于1μm的大孔基底材料或孔径为0.02-1μm的微孔基底材料。
所述的大孔基底材料可以是织布，如棉布，也可以是金属网。
所述的微孔基底材料可以是高分子微孔滤膜或无机微孔滤膜。
本发明所述的微孔基底材料可以是聚四氟乙烯滤膜、PVDF滤膜、聚丙烯滤膜或氧化铝滤膜。本发明所述的二维材料纳米薄片可以是二硫化钼纳米片、石墨烯纳米片、氮化硼纳米片或二硫化钨纳米片。
本发明提供的这种基于二维材料的按需油水分离膜的制备方法，包括以下步骤：
一种油水分离膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、以二维材料粉末为原料，制备二维材料纳米薄片；所述的二维材料粉末为石墨烯粉末、二硫化钼粉末、二硫化钨粉末或氮化硼粉末；
步骤二、将二维材料纳米薄片分散到水与有机溶剂的共溶剂中配制成二维材料纳米薄片悬浮液；
步骤三、以二维材料纳米薄片悬浮液为媒介，以多孔基底材料为基材，采用浸涂或抽滤成膜的方法，将二维材料纳米薄片悬浮液中所含的二维材料纳米薄片包覆在作为基材的多孔基底材料的表面；所述的多孔基底材料为孔径大于1μm的大孔基底材料或孔径为0.02-1μm的微孔基底材料。
上述制备方法步骤一所述的以二维材料粉末为原料，制备二维材料纳米薄片的具体方法是：将二维材料粉末超声分散到有机溶剂中，使二维材料粉末剥离成纳米薄片，得到含二维材料纳米薄片的悬浮液，将所得的含二维材料纳米薄片的悬浮液静置一段时间后，吸取上清液，用PVDF膜对上清液进行真空抽滤，然后用有机溶剂对PVDF膜上沉积的二维材料纳米薄片进行洗涤，洗涤完后连同PVDF膜在10～25℃真空干燥，最后将PVDF膜上的二维材料纳米薄片刮下，得到二维材料纳米薄片。用来使二维材料粉末剥离成二维材料纳米薄片的有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、异丙醇中的一种；所述的将所得的含二维材料纳米薄片的悬浮液静置一段时间是静置1～12小时。本发明实施例中对PVDF膜上沉积的二维材料纳米薄片进行洗涤所用的有机溶剂为乙醇。
上述制备方法步骤二所述的将二维材料纳米薄片分散到水与有机溶剂的共溶剂中配制成二维材料纳米薄片悬浮液的具体方法是：将步骤一得到的二维材料纳米薄片分散到体积比为1:1的水-乙醇共溶剂中，配制成浓度为1-10mg/mL的高浓度二维材料纳米薄片悬浮液，或浓度为0.001-0.01mg/mL的低浓度二维材料纳米薄片悬浮液。
上述制备方法步骤三所述的以二维材料纳米薄片悬浮液为媒介，以多孔基底材料为基材，采用浸涂或抽滤成膜的方法，将二维材料纳米薄片悬浮液中所含的二维材料纳米薄片包覆在作为基材的多孔基底材料的表面的具体方法是：当所述的多孔基底材料是大孔基底材料时采用以下方法A；当所述的多孔基底材料是微孔基底材料时采用以下方法B：
方法A：将孔径大于1μm的大孔基底材料浸入到所配制的高浓度二维材料纳米薄片悬浮液中，超声3～10分钟，取出大孔基底材料干燥即得到二维材料纳米薄片包覆的大孔基底材料。
方法B：将孔径为0.02-1μm的微孔基底材料固定在真空抽滤装置上，取10-100ml配制的低浓度二维材料纳米薄片悬浮液，采用抽滤成膜的方法将二维材料纳米薄片悬浮液中所含的二维材料纳米薄片包覆在微孔基底材料的表面，干燥后即得到二维材料纳米薄片包覆的微孔基底材料。
在上述方法A中，所述的干燥具体可以是在40～80℃的条件下干燥；所述的大孔基底材料为织布，如棉布，或金属网。
在上述方法B中，所述的干燥具体可以是在40～80℃的条件下干燥；所述的微孔基底材料可以是高分子微孔滤膜或无机微孔滤膜，所述的高分子微孔滤膜具体可以是聚四氟乙烯滤膜、PVDF滤膜或聚丙烯滤膜；所述的无机微孔滤膜具体可以是氧化铝滤膜。
在方法A中，可以将得到的二维材料纳米薄片包覆的大孔基底材料，再浸入到所配制的高浓度二维材料纳米薄片悬浮液中，超声3～10分钟后取出干燥，得到再次包覆二维材料纳米薄片的大孔基底材料。可以在得到的再次包覆二维材料纳米薄片的大孔基底材料表面，继续包覆二维材料纳米薄片，直至得到孔径大小适合的分离膜。此包覆操作过程可以重复1～10次，重复此操作可以调节所制备分离膜孔径的大小，以得到孔径合适、包覆均一的分离膜。
在方法B中，将孔径为0.02-1μm的微孔滤膜固定在真空抽滤装置上，取一定体积的低浓度二维材料纳米薄片悬浮液，通过抽滤成膜的方法将二维材料纳米薄片包覆在微孔滤膜的表面，在40～80℃下干燥后即得到本发明的微孔分离膜。为了得到包覆均一、孔径合适的分离膜，可以调节所使用的低浓度二维材料纳米薄片悬浮液的体积，如所使用的低浓度二维材料纳米薄片悬浮液的体积可以是10～100mL。
本发明制备方法过程简单，制备的分离膜具有水下超疏油性/油下超疏水特性，在使用时仅需要选择水或者油预润湿，即可分别实现轻油/水混合物、水包油乳液，以及重油/水混合物、油包水乳液的按需分离，分离效率均达到99％以上。
用本发明提供的方法制备好的滤膜表面分布有大量的纳米薄片，其厚度随着纳米薄片的负载次数增加而增加，或随二维材料纳米片悬浮液的浓度增加而增加，通过扫描电镜可以观察到微/纳米级的粗糙结构，这种结构有利于极端润湿性的形成。
本发明提供的方法制备的滤膜，可以作为水下超疏油/油下超疏水膜，可用于按需油水分离和乳液分离。选择水对分离膜进行预润湿，油水混合物中的水可以顺利通过分离膜，而油则被阻挡在了膜上方，实现对轻油/水混合物、水包油乳液的分离；如果用油对分离膜预润湿，则分离膜可以允许油快速渗透并选择性地阻止水，达到对重油/水混合物、油包水乳液的高效分离。
本发明中，利用液相剥离制得的二维材料纳米薄片构建分离膜，利用原子厚度的二维材料纳米薄片与基底材料表面之间强的相互作用力，促使纳米薄片稳定地包覆在基底材料表面，增加基底表材料面的粗糙度，在基底材料表面形成特殊的微/纳米复合结构；这些原子厚度的纳米薄片具有本征两亲性，可以改变膜基底材料表面的润湿性质。在油中，分离膜表现出优异的超疏水特性和抗水粘附性能，这主要归因于这些液相剥离的二维材料纳米薄片具有较高的结晶度和较低的表面能组分；在水中，分离膜同样表现出优异的超疏油特性和抗油粘附性能，证实这些二维材料包覆的分离膜在油-水-固体系中展现出特殊的双重超疏性。这种不寻常的超润湿性质依赖于稳定的固-水和固-油复合表面的形成，源自于水或油与原子厚度的二维材料纳米薄片之间在原子尺度上的强相互作用。本发明方法简单，易操作。与背景技术中提到的专利CN104826363A，CN107441961A，CN109011701A，CN108837707A相比，本发明通过简单浸涂或抽滤方式将二维材料纳米薄片包覆在多孔基底材料上即制得分离膜，无需任何化学修饰，不涉及复杂的化学反应。本发明普适性强，适用于市售的任何一种多孔膜产品、如织布、金属网、高分子膜、无机膜等。使用本发明制得的分离膜，具有水下超疏油/油下超疏水特性，不仅能高效分离简单的油水混合物，还可以分离稳定的乳液。并且，通过选择不同的液体对分离膜表面预润湿，即可选择性地过滤水阻止油或者过滤油阻止水的通过，从而实现高效的按需分离。本发明制得的分离膜可反复多次使用，具有耐磨性，可抗酸碱盐的腐蚀。
附图说明
图1为实施例1中的基底表面包覆前和包覆后的扫描电镜照片，其中图(a)和图(b)为棉布在包覆前的扫描电镜照片，图(c)和图(d)为包覆后的扫描电镜照片；
图2为实施例1中制得的分离膜在水中对油的接触角和在油中对水的接触角照片，其中a表示本发明制备的分离膜在水中对油的接触角为168.2±2.4°；b表示本发明制备的分离膜在油中对水的接触角为169.7±2.1°，表现出优异的水下超疏油/油下超疏水特性；
图3为实施例1中制得的分离膜对油水混合物按需分离的照片，其中图3(a)表示用水预先将分离膜润湿，那么水可以顺利通过分离膜，而轻油(红色)则被阻挡在了分离膜上方，在下面烧杯收集的水中未观察到红色；图3(b)表示用油将分离膜预润湿，分离膜可以允许重油快速渗透并选择性地阻止水(蓝色)通过，即在下面烧杯收集的水中未观察到红色；
图4为实施例1中制得的分离膜油水分离后收集的水的COD值(左)和收集的油的纯度(右)。所使用的油包括己烷(1)、甲苯(2)、柴油(3)、1,2-二氯乙烷(4)和氯仿(5)。
图5为实施例1中制得的分离膜在经过100次砂纸摩擦后的接触角变化图；
图6为实施例1中制得的分离膜在经过酸、碱、盐溶液浸泡24小时后，在水中对油的接触角以及在油中对水的接触角；
图7为实施例6中制得的分离膜对油包水和水包油乳液按需分离的照片，其中图(a)表示用水预先将分离膜润湿，那么水包油乳液的连续相水可以顺利通过分离膜，而分散相油则被阻挡在了分离膜上方，收集的水变得清澈；图(b)表示用油将分离膜预润湿，分离膜可以允许油包水乳液的连续相油快速渗透并选择性地阻止分散相水通过，收集的油变得清澈。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
在室温条件下，将4g二硫化钼粉末置于250mL烧瓶中，并将200mL的N-甲基吡咯烷酮加入烧瓶中，超声处理8小时。将所得悬浮液静置1小时后，小心吸取出上清液。将悬浮液选用PVDF膜真空抽滤，并用大量的乙醇洗涤。将剥离开的二硫化钼纳米片在室温下真空干燥，然后分散到体积比为1:1水-乙醇共溶剂中制成浓度为5mg/mL的悬浮液。将清洁后的棉布浸入到二硫化钼纳米片悬浮液中，超声5分钟，取出在60℃下干燥，干燥后将棉布再次浸入到二硫化钼纳米片悬浮液中5分钟，整个包覆过程重复5次，干燥后即可得到本发明的分离膜。
棉布在包覆前(a，b)和包覆后(c，d)的扫描电镜照片如图1所示，该分离膜表面在包覆二硫化钼纳米片后变得粗糙。
制备的分离膜在水中对油的接触角为168.2±2.4°，在油中对水的接触角为169.7±2.1°，如图2所示，表现出优异的水下超疏油/油下超疏水特性。
图3为将制备的分离膜作为过滤层固定在两根玻璃管之间，应用于按需油水分离时的照片。如图3(a)所示，如果用水预先将分离膜润湿，那么水可以顺利通过分离膜，而轻油(红色)则被阻挡在了分离膜上方，在下面烧杯收集的水中未观察到红色；如果用油将分离膜预润湿，分离膜可以允许重油快速渗透并选择性地阻止水(蓝色)通过，如图3(b)所示，从而实现对轻油/水、重油/水混合物的按需分离。
用100g砝码压住制备的分离膜，并在砂纸表面来回摩擦100次回合后，分离膜依然保持良好的水下超疏油/油下超疏水特性，每10次摩擦后的接触角变化见图5。制备的分离膜可以抗摩擦，具有出色的机械稳定性。
如图4所示，在对轻油/水混合物分离后，通过测定化学需氧量(COD)对收集的水中的含油量进行了分析，所收集的水中COD值均小于50mg/L，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标。在对重油/水混合物分离后，用Karl Fischer滴定仪对收集的油的纯度进行了检测，收集到的滤液中油的纯度均高于99.9％。此结果说明该方法制备的油水分离膜具有高效的分离效率。
将制备的分离膜分别浸泡在1M的盐酸、氢氧化钠、氯化钠溶液中24小时，取出后分离膜在水中对油(1,2-二氯乙烷)和在油(己烷)中对水的接触角均超过150°(见图6)，依然保持良好的水下超疏油/油下超疏水特性，说明制备的分离膜具有很好的耐腐蚀性。
实施例2
在室温条件下，将2g石墨粉末置于250mL烧瓶中，然后将200mL的N，N-二甲基甲酰胺加入烧瓶中，超声处理4小时。将所得悬浮液静置12小时后，小心吸取出上清液。将悬浮液通过PVDF膜真空抽滤，用大量的乙醇洗涤。将得到的石墨烯纳米片在室温下真空干燥，然后分散到体积比1:1的水-乙醇共溶剂中制成浓度为8mg/mL的悬浮液。将清洁后的棉布浸入到石墨烯纳米片悬浮液中，超声8分钟，取出在50℃下干燥。干燥后将棉布再次浸入到石墨烯纳米片悬浮液中8分钟。整个包覆过程重复3次。最后将包覆的棉布干燥即可得到本发明的分离膜。
该分离膜在水中对油的接触角为161.2±2.1°，在油中对水的接触角为160.7±2.5°，具有优异的水下超疏油和油下超疏水性质。
实施例3
在室温条件下，将1g氮化硼粉末置于250mL烧瓶中，然后将200mL的异丙醇加入烧瓶中，超声处理6小时。将所得悬浮液静置6小时后，小心吸取出上清液。将悬浮液通过PVDF膜真空抽滤，用大量的乙醇洗涤。将剥离的氮化硼纳米片在室温下真空干燥，然后分散到体积比1:1的水-乙醇共溶剂中制成浓度为10mg/mL的悬浮液。将清洁后的500目不锈钢网浸入到氮化硼纳米片悬浮液中，超声3分钟，取出在40℃下干燥。干燥后将不锈钢网再次浸入到氮化硼纳米片悬浮液中5分钟。整个包覆过程重复4次。最后干燥即可得到本发明的分离膜。
该分离膜在水中对油的接触角为160.7±3.4°，在油中对水的接触角为159.6±2.1°，具有优异的水下超疏油/油下超疏水性质。
实施例4
在室温条件下，将1.5g二硫化钨粉末置于250mL烧瓶中。然后将200mL的N-甲基吡咯烷酮加入烧瓶中，超声处理12小时。将所得悬浮液静置4小时后，小心吸取出上清液。将悬浮液通过PVDF膜真空抽滤，并用大量的乙醇洗涤。将得到的二硫化钨纳米片在室温下真空干燥，然后分散到体积比1:1的水-乙醇共溶剂中制成浓度为2mg/mL的悬浮液。将清洁后的棉布浸入到二硫化钨纳米片的悬浮液中，超声5分钟，取出在70℃下干燥。干燥后再次浸入到二硫化钨纳米片悬浮液中5分钟。整个包覆过程重复6次。最后干燥即可得到本发明的分离膜。
该分离膜在水中对油的接触角为158.2±2.1°，在油中对水的接触角为161.7±2.2°，具有优异的水下超疏油/油下超疏水性质。
实施例5
在室温条件下，将3g石墨粉末置于250mL烧瓶中。然后将200mL的二甲基亚砜加入烧瓶中，超声处理1小时。将所得悬浮液静置24小时后，小心吸取出上清液。将悬浮液通过PVDF膜真空抽滤，用大量的乙醇洗涤。将得到的石墨烯纳米片在室温下真空干燥，分散到体积比1:1的水-乙醇共溶剂中制成浓度为0.006mg/mL的悬浮液。然后，将孔径为0.45μm的聚四氟乙烯滤膜固定在真空抽滤装置上，用20mL所配制的石墨烯悬浮液真空抽滤，通过抽滤成膜的方法使石墨烯纳米片沉积到聚四氟乙烯膜表面。50℃干燥后，可得到本发明的分离膜。
该分离膜在水中对油的接触角为167.0±2.1°，在油中对水的接触角为166.7±2.7°，具有优异的水下超疏油/油下超疏水性质。
实施例6
在室温条件下，将1g二硫化钼粉末置于250mL烧瓶中。然后将200mL的N-甲基吡咯烷酮加入烧瓶中，超声处理9小时。将所得悬浮液静置2小时后，小心吸取出上清液。将悬浮液通过PVDF膜真空抽滤，用大量的乙醇洗涤。将得到的二硫化钼纳米片在室温下真空干燥，分散到体积比1:1的水-乙醇共溶剂中制成浓度为0.004mg/mL的悬浮液。然后，将孔径为0.45μm的PVDF滤膜固定在真空抽滤装置上，用50mL所配制的二硫化钼悬浮液真空抽滤，通过抽滤成膜的方法使二硫化钼纳米片沉积到PVDF膜表面。60℃干燥后，可得到本发明的分离膜。
该分离膜在水中对油的接触角为159.2±1.4°，在油中对水的接触角为161.7±1.9°，表现出优异的水下超疏油/油下超疏水性质。
如果用水预先将分离膜润湿，那么水包油乳液的连续相水可以顺利通过分离膜，而分散相油则被阻挡在了分离膜上方，收集的水变得清澈(见图7a)；如果用油将分离膜预润湿，分离膜可以允许油包水乳液的连续相油快速渗透并选择性地阻止分散相水通过，收集的油变得清澈(见图7b)，从而实现对水包油和油包水乳液的按需分离。
实施例7
在室温条件下，将0.5g氮化硼粉末置于250mL烧瓶中。然后将200mL的异丙醇加入烧瓶中，超声处理3小时。将所得悬浮液静置4小时后，小心吸取出上清液。将悬浮液通过PVDF膜真空抽滤，用大量的乙醇洗涤。将得到的二氮化硼纳米片在室温下真空干燥，分散到体积比1:1的水-乙醇共溶剂中形成浓度为0.003mg/mL的悬浮液。然后，将孔径为0.2μm的聚丙烯滤膜固定在真空抽滤装置上，用40mL所配制的氮化硼悬浮液真空抽滤，通过抽滤成膜的方法使氮化硼纳米片沉积到聚丙烯膜表面。70℃干燥后，可得到本发明的分离膜。
该分离膜在水中对油的接触角为166.2±3.4°，在油中对水的接触角为163.7±3.1°，具有优异的水下超疏油/油下超疏水性质。
实施例8
在室温条件下，将1g二硫化钨粉末置于250mL烧瓶中。然后将200mL的N，N-二甲基甲酰胺加入烧瓶中，超声处理5小时。将所得悬浮液静置5小时后，小心吸取出上清液。将悬浮液通过PVDF膜真空抽滤，用大量的乙醇洗涤。将得到的二硫化钨纳米片在室温下真空干燥，分散到体积比1:1的水-乙醇共溶剂中形成配制低浓度悬浮液，浓度大约为0.005mg/mL。然后，将孔径为0.1μm的氧化铝膜固定在真空抽滤装置上，用30mL所配制的二硫化钨悬浮液真空抽滤，通过抽滤成膜的方法使二硫化钨纳米片沉积到氧化铝膜表面。80℃干燥后，可得到本发明的分离膜。
该分离膜在水中对油的接触角为158.2±3.3°，在油中对水的接触角为162.9±2.7°，具有优异的水下超疏油/油下超疏水性质。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种油水分离膜，由多孔基底材料和包覆在该基底材料表面的二维材料纳米薄片构成。
2.根据要求1所述的油水分离膜，其特征在于，所述的二维材料纳米薄片为二硫化钼纳米片、石墨烯纳米片、氮化硼纳米片或二硫化钨纳米片。
3.根据要求1所述的油水分离膜，其特征在于，所述多孔基底材料是孔径大于1μm的大孔基底材料或孔径为0.02-1μm的微孔基底材料。
4.根据权利要求3所述的油水分离膜，其特征在于，所述的大孔基底材料为织布或金属网。
5.根据权利要求3所述的油水分离膜，其特征在于，所述的微孔基底材料为高分子微孔滤膜或无机微孔滤膜。
6.根据权利要求5所述的油水分离膜，其特征在于，所述的高分子微孔滤膜为聚四氟乙烯滤膜、聚偏二氟乙烯(PVDF)滤膜或聚丙烯滤膜；所述的无机微孔滤膜为氧化铝滤膜。
7.一种油水分离膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、以二维材料粉末为原料，制备二维材料纳米薄片；
步骤二、将二维材料纳米薄片分散到水与有机溶剂的共溶剂中配制成二维材料纳米薄片悬浮液；
步骤三、以二维材料纳米薄片悬浮液为媒介，以多孔基底材料为基材，采用浸涂或抽滤成膜的方法，将二维材料纳米薄片悬浮液中所含的二维材料纳米薄片包覆在作为基材的多孔基底材料的表面。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤一所述的以二维材料粉末为原料，制备二维材料纳米薄片的具体方法是：将二维材料粉末超声分散到有机溶剂中，使二维材料粉末剥离成纳米薄片，得到含二维材料纳米薄片的悬浮液，将所得的含二维材料纳米薄片的悬浮液静置，然后吸取上清液，用PVDF膜对上清液进行真空抽滤，然后用有机溶剂对PVDF膜上沉积的二维材料纳米薄片进行洗涤，洗涤完后连同PVDF膜在10～25℃真空干燥，最后将PVDF膜上的二维材料纳米薄片刮下，得到二维材料纳米薄片。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，洗涤所用的有机溶剂为乙醇；所述的将所得的含二维材料纳米薄片的悬浮液静置一段时间具体为静置1～12小时。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，用来使二维材料粉末剥离成二维材料纳米薄片的有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、异丙醇中的一种。
11.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述的二维材料粉末为石墨烯粉末、二硫化钼粉末、二硫化钨粉末或氮化硼粉末。
12.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤二所述的将二维材料纳米薄片分散到水与有机溶剂的共溶剂中配制成二维材料纳米薄片悬浮液的具体方法是：将步骤一得到的二维材料纳米薄片分散到体积比为1:1的水-乙醇共溶剂中，配制成浓度为1-10mg/mL的高浓度二维材料纳米薄片悬浮液，或浓度为0.001-0.01mg/mL的低浓度二维材料纳米薄片悬浮液。
13.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的多孔基底材料为孔径大于1μm的大孔基底材料或孔径为0.02-1μm的微孔基底材料。
14.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤三所述的以二维材料纳米薄片悬浮液为媒介，以多孔基底材料为基材，采用浸涂或抽滤成膜的方法，将二维材料纳米薄片悬浮液中所含的二维材料纳米薄片包覆在作为基材的多孔基底材料的表面的方法是：当所述的多孔基底材料是大孔基底材料时，是将孔径大于1μm的大孔基底材料浸入到所配制的高浓度二维材料纳米薄片悬浮液中，超声3～10分钟，取出大孔基底材料干燥即得到二维材料纳米薄片包覆的大孔基底材料；当所述的多孔基底材料是微孔基底材料时，是将孔径为0.02-1μm的微孔基底材料固定在真空抽滤装置上，取10-100ml配制的低浓度二维材料纳米薄片悬浮液，采用抽滤成膜的方法将二维材料纳米薄片悬浮液中所含的二维材料纳米薄片包覆在微孔基底材料的表面，干燥后即得到二维材料纳米薄片包覆的微孔基底材料。
15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述的干燥是在40～80℃的条件下干燥。
16.根据权利要求13或14所述的制备方法，其特征在于，所述的大孔基底材料为织布或金属网；所述的微孔基底材料为高分子微孔滤膜或无机微孔滤膜。
17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述的高分子微孔滤膜为聚四氟乙烯滤膜、PVDF滤膜或聚丙烯滤膜；所述的无机微孔滤膜为氧化铝滤膜。
18.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，在方法A中，将得到的二维材料纳米薄片包覆的大孔基底材料，再浸入到所配制的高浓度二维材料纳米薄片悬浮液中，超声3～10分钟后取出干燥得到再次包覆二维材料纳米薄片的大孔基底材料。
19.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，在得到的再次包覆二维材料纳米薄片的大孔基底材料表面继续包覆二维材料纳米薄片，直至得到孔径大小适合的分离膜。
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