CN115491020B - 一种Janus型复合泡沫光热功能材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及公开一种Janus型复合泡沫光热功能材料及其制备方法和应用，即一侧超亲水/水下超疏油，另一侧疏水/超亲油。主要制备步骤如下：(1)光热功能层制备：通过涂覆法在多孔泡沫一侧先浸渍MXene纳米片，随后浸渍一层疏水复合屏蔽层以赋予MXene改性侧优异的疏水特性和抗氧化屏蔽作用；(2)Janus润湿性构筑：利用浸渍法在多孔泡沫的MXene改性对立侧负载亲水功能组分，以制得具有非对称润湿特性的Janus型MXene基复合泡沫光热功能材料。本发明首次提出制备Janus型的MXene基复合泡沫功能材料，其具有优异的光热转换性能和典型非对称润湿性，并表现出优异的原油吸附特性(吸附超过自身重量10倍以上)、抗氧化应用稳定性以及水中漂浮稳定性。

Description

一种Janus型复合泡沫光热功能材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于光热泡沫功能材料技术领域，涉及公开一种Janus型复合泡沫光热功能材料及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，原油泄漏事故较为频繁，泄漏的原油不仅造成了严重的经济损失和资源浪费，而且还对海洋及周围的环境和生态都造成了极大破坏。因此，为了消除原油泄漏对生态环境与经济的影响，迫切需要一种快速高效的原油回收技术。就地燃烧、膜分离、化学驱散剂、撇油器、真空技术等传统的原油清理技术等往往存在效率低、易产生有毒副产物、处理时间较长等缺点。相比之下，吸附型油水分离材料由于其优异的储油能力、制备过程简单、节能等优点，成为了回收原油的理想选择材料之一。但是对于高粘度原油(粘度>1000mPa·s),因其高粘度导致在室温下流动性能极差，吸附材料对室温态原油吸附量非常低，无法实现原油的快速有效吸附回收。
前期研究表明，原油粘度会随着温度的升高而快速下降，这为构建有效多孔吸附材料回收高粘度原油提供了新思路。Song等人(Song Y.,et al.Advanced Materials,2021,33(36):e2100074)报道了一种铁磁性三聚氰胺海绵，其骨架涂有聚二甲基硅氧烷和立方氧化铁纳米颗粒,通过磁加热使多孔海绵周围的原油粘度降低，从而加快原油吸附。虽然这些海绵具有疏水多孔通道和较高的磁加热转换效率，但是制备工艺复杂，金属纳米颗粒容易脱落，循环重复利用性能较差。俞书宏院士(Ge J.,et al.,NatureNanotechnology,2017,12(5):434-440)利用焦耳效应使石墨烯包裹三聚氰胺海绵产热来对高粘度原油进行加热，使其粘度降低变成高度流动状态，从而被纳米吸附材料快速吸收。虽然可以利用焦耳效应来加热原油而降低其粘度，但其能耗仍然较高、在海水中应用容易存在安全隐患，这种原油吸附方式并不适用于大面积近海石油泄漏的实际处理情况。
相比之下，太阳能是一种绿色经济可再生能源，可通过光热转换功能材料直接吸收太阳能而输出热量来降低原油粘度，从而提高吸附材料的原油吸附容量。因此，具有光热转换效应的高孔隙率复合泡沫功能材料在处理高粘度原油方面是一种理想的选择。
目前，可用于光热转化的功能材料包括炭黑、碳纳米管、石墨烯、聚吡咯、聚多巴胺等。但是这些材料各自都存在一些缺点：比如，炭黑和聚吡咯与基材粘结性差，极易脱落；聚多巴胺涂层只能在紫外光和可见光区域内具有高吸收效率，而不能覆盖整个太阳光谱；碳纳米管和石墨烯呈现疏水性，在水中分散性差，需要额外的改性步骤。例如，专利CN111229168A公开了一种用石墨烯基材料回收高粘度泄漏原油的方法，通过浸渍法将氧化石墨烯负载在三聚氰胺海绵材料骨架上，再将氧化石墨烯还原成石墨烯，得到石墨烯基材料，通过光照将海面上泄漏原油温度升高，加入石墨烯材料吸附原油。但是石墨烯在水中的分散性差，造成加工性的降低，而且由于石墨烯高的比表面积，极易发生团聚，导致其片层间难分离，难以与其他材料进行有效复合。
为此很有必要开发制备出一种新型且具有良好光热转换特性的光热/电热功能材料。MXene作为一种新型二维纳米材料，具有接近100％的光热转换效率、在紫外-可见光-近红外区域具有强光吸收、高比表面积、结构稳定性好、高亲水性高电热转换性能(焦耳效应)等优点。自2011年MXene被发现以来，已被广泛研究并用于超级电容器、锂离子电池、油水分离和重金属吸附等领域。
专利CN114452960A公开了一种光驱动吸油的MXene改性三聚氰胺海绵及其制备方法，作者将三聚氰胺海绵浸渍在由MXene、聚二甲基硅氧烷与有机溶剂组成的混合溶液中，然后将海绵改性液混合物转移至水热反应釜中于140-150℃水热反应2-3h，冷却至室温后取出海绵60-70℃热固化处理4h。通过浸渍+水热处理+热固化的方式实现对三聚氰胺材料的疏水亲油改性。很显然，该方法制备工艺繁琐，水热反应的反应装置与反应条件要求都较高，增加了实际应用成本及运行难度。
Gong等人(Gong C.,et al.,Journal of Materials Chemistry A,2020,8,20162-20167)利用多次浸渍法将MXene纳米片负载在聚氨酯海绵上，借助MXene的光热转换效应或焦耳效应降低原油粘度实现对泄漏原油的高效吸收。该方法制备工艺简单，但是MXene纳米片外侧没有屏蔽层保护，MXene极易脱落并发生氧化，实际应用稳定性能较差。同时，该吸附材料呈现疏水特性，故整体飘浮于水面，容易随波逐流、更容易因为风浪而发生翻转，漂浮稳定性差，进一步限制了其实际应用。可有效克服上述各种MXene基复合泡沫功能材料的弊端，具有非对称润湿性结构(赋予材料优异漂浮稳定性)，且能够高效吸收泄漏原油的多孔复合泡沫功能材料几乎从未见报道。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种Janus型复合泡沫光热功能材料及其制备方法，旨在解决现有技术中多孔复合泡沫功能材料制备过程复杂、需要复杂反应装置和反应条件苛刻(高温或涉及有毒还原剂体系)；MXene负载不牢固，容易脱落和氧化，不能重复利用；水面漂浮稳定性差等棘手问题。
本发明的技术方案如下：
一种Janus型复合泡沫光热功能材料，包括多孔泡沫基体，在多孔泡沫预定高度外表面涂覆MXene纳米材料形成MXene改性层，在MXene改性层外表面包覆有机硅/氟硅疏水亲油层；多孔泡沫MXene未改性一侧外表面浸覆亲水组分形成亲水疏油层(具有亲水-水下超疏油特性)。
一种Janus型复合泡沫光热功能材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备MXene纳米分散液，MXene为Ti3C2TX；
(2)复合光热功能层制备：通过涂覆法将多孔泡沫一定高度比例部分先涂覆MXene纳米分散液并干燥处理，重复循环涂覆多次；然后将上述多孔泡沫MXene改性层部分再浸涂疏水功能材料溶液并经热处理固化成型，在MXene改性层表面形成疏水亲油功能层，可以用来吸附原油；
(3)Janus润湿性改性：利用浸渍法将亲水功能组分与无机纳米颗粒协同负载在多孔泡沫MXene改性对立侧形成亲水疏油层(以获得超亲水润湿性,具有亲水/水下超疏油特性)，即可制得Janus型的MXene基复合泡沫功能材料(MXene改性侧为疏水亲油，MXene对立侧为亲水/水下超疏油)。
所述的Janus型复合泡沫光热功能材料的制备方法，其中，多孔泡沫为聚氨酯、三聚氰胺、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、酚醛树脂等泡沫中的一种；多孔泡沫的孔径为50-1000μm，孔隙率为60-99％；多孔泡沫的形状为立方体、圆柱体、圆锥体、球体中的一种或几种组合，体积为1cm3-1m3。
所述步骤(2)中MXene纳米分散液的浓度为10-20mg/ml。
所述步骤(2)中涂覆法为喷涂法和浸涂法中的一种或其组合。其中，浸涂法为：将多孔泡沫浸没于MXene纳米分散液中10-30min，随后取出在常压烘箱中40～80℃干燥2～60min，干燥后冷却到室温后，再重复上述浸涂-干燥步骤，浸涂次数为1～5次。喷涂法为：采用喷笔将上述MXene纳米分散液均匀喷涂到多孔泡沫骨架上，喷嘴口径为0.2～0.4mm，喷笔与喷涂表面距离为1～20cm，喷笔移动速率为0.1～5cm/s，喷笔采用往复喷涂方式，往复次数为1～5次。
所述步骤(2)中疏水功能材料包括疏水有机硅材料和疏水氟硅材料，所用疏水功能材料溶液为疏水功能材料和溶剂的混合溶液。所述疏水有机硅材料为乙烯基聚硅氧烷、羟基封端聚二甲基硅氧烷、羟基封端聚苯基甲基硅氧烷中的一种或几种；所述疏水氟硅材料为十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的一种或几种。所用溶剂为正己烷、甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、二氯甲烷或四氢呋喃中的一种或几种；混合溶液中疏水功能材料质量分数为5-90wt％，优选为10wt％-50wt％，疏水改性高度比例为复合泡沫光热功能材料高度的1/10-9/10，优选为1/2。步骤(2)中热处理固化成型温度为40-80℃。
所述步骤(3)中亲水改性组分为壳聚糖、海藻酸钠、多巴胺、单宁酸、聚乙烯醇中的一种或几种组合；所述无机纳米颗粒为二氧化硅、二氧化钛、四氧化三铁中的一种，颗粒粒径为5-200nm；利用浸渍法将多孔泡沫MXene改性对立侧浸泡在亲水改性组分与无机纳米颗粒混合水分散液中，所述亲水改性组分与无机纳米颗粒混合分散液制备条件为：机械搅拌(200-1000rpm,10min-10h)或超声处理(40KHz/250W/5-60min)；亲水改性组分与无机纳米颗粒的质量比为10：0.5-30，混合水分散液的浓度为0.1-30mg/mL。
所述的制备方法制备的Janus型复合泡沫光热功能材料的应用，其中，利用复合泡沫功能材料自身的光热转换效应对粘稠态原油的有效吸收。
所述的Janus型复合泡沫光热功能材料的应用，其中，模拟Janus型复合泡沫光热功能材料吸附泄漏原油情景，向烧杯中加入50-100mL水，向水中加入10-30mL粘稠的原油，将Janus型复合泡沫光热功能材料亲水侧放入水中，先通过光照使复合泡沫光热功能材料温度升高到60℃以上，加热周围的粘稠原油，使原油粘度降低到500mPa·s以下，然后吸收原油，通过机械挤压法或蠕动泵回收原油，实现水体系中泄漏原油的有效吸收。
本发明提供的利用自身光热转换性能吸附泄漏原油的Janus型复合泡沫光热功能材料在1kW/m2的光照下，仅需360s就可实现较高程度的温升(50-70℃)；吸附原油一侧具有高度疏水(水接触角为125-135°)亲油特性，另外一侧为亲水/超亲水(水接触角小于10°)；同时具有很好的稳定漂浮性以抵抗风浪等恶劣环境。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)本发明选择引入MXene作为光热转换材料，在多孔泡沫材料骨架上形成均匀的光热转换涂层，多孔泡沫材料的孔隙形成光肼，减少光的反射，有利于光的吸收，使多孔泡沫复合材料拥有优异的光热转换性能；(2)通过疏水改性处理，MXene纳米片外表面包覆一层透明的氟硅疏水保护层，可有效抑制其氧化和从表面脱落，提高其长期应用稳定性；(3)引入疏水功能材料和亲水改性组分构筑非对称润湿性，使多孔复合泡沫光热功能材料能够疏水亲油并且稳定自漂浮在海/水面，提高其使用稳定性；(4)本发明中Janus型复合泡沫光热功能材料的制备条件温和，工艺可控，易于大规模生产，其原料多孔泡沫材料来源广、成本低；(5)本发明中的复合泡沫光热功能材料能够吸收超过自身重量10倍的原油并具有良好的重复利用性，可以在较低温度、耗能低的情况下实现高粘度泄露原油的高效率、快速回收。
附图说明
图1为实施例1-5中原油粘度随温度变化的图片。
图2为实施例1中PU、MXene@PU和PDMS@MXene@PU泡沫的扫描电镜图片。
图3为实施例1中Janus聚氨酯复合泡沫光热功能材料疏水侧的水接触角图片。
图4为实施例1中Janus聚氨酯复合泡沫光热功能材料亲水侧的水接触角图片。
图5中A为实施例1制备的Janus型复合泡沫光热功能材料0s和360s时的红外热像图，B为PU泡沫0s和360s时的红外热像图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。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。
实施例1
(1)制备MXene Ti3C2TX分散液。将1.5g LiF溶于20ml的HCl(9M)中并室温下搅拌30min合成氢氟酸(HF)；随后缓慢加入1g MAX(Ti3AlC2)并在35℃下连续搅拌反应24h，刻蚀MAX；将刻蚀后的MAX多次离心(3500rpm，5min)至pH接近6后取下层沉淀；最后，超声1h(冰水浴/通氮气保护)后利用离心(3500rpm，30min)取上层悬浮液，即得到目标MXene纳米分散液。
(2)4×4×4cm3正方体的聚氨酯泡沫(PU)材料用无水乙醇和去离子水通过超声辅助清洗干净后烘干备用。
(3)通过浸渍法将清洗干净的PU一侧先浸入15mg/ml的MXene纳米分散液中30min，取出吸附多余MXene纳米分散液后烘干，重复循环2次，在PU表面一定高度部分形成MXene改性层，再将MXene改性层部分浸入乙烯基聚硅氧烷溶液中(正己烷为溶剂，浓度为10wt％)5min进行疏水改性，80℃热交联固化2h，在MXene改性层外表面包覆疏水亲油层。疏水改性高度比例为聚氨酯泡沫高度的5/10。
(4)首先配置壳聚糖(2.0mg/ml)/多巴胺(2.0mg/ml)/二氧化硅(粒径50nm，2.0mg/ml)混合水分散液体系：机械搅拌(300rpm,30min)。随后将聚氨酯泡沫(PU)MXene改性对立侧浸入上述混合水分散液体系中20min，取出后在烘箱中60℃干燥2h，即可得到Janus型聚氨酯基复合泡沫光热功能材料。图3与图4为其疏水侧与亲水侧的水接触角，分别为130°和0°。
功能材料吸附泄漏原油测试：向烧杯中加入100mL水，随后再加入30mL粘稠状原油，将Janus型复合泡沫光热功能材料亲水侧浸没于水中；先通过光照使复合泡沫光热功能材料温度升高到60℃以上，伴随着功能泡沫材料温度的增加，材料周围原油也会被加热并使其粘度逐渐降低；当原油粘度降低到500mPa·s以下后，泡沫功能材料即开始明显的吸附周围的原油，吸附饱和后通过机械挤压法或蠕动泵可实现原油的有效回收，通过称重法测试原油吸附量并记录于表1中。
漂浮稳定性：通过回旋振荡模拟海水潮汐情景，烧杯中加入200ml水，将Janus型复合泡沫光热功能材料亲水侧放入水中，把烧杯放进振荡器中100rpm回旋振荡，观察复合泡沫在此过程中的漂浮稳定性，结果记录于表1中。
实施例2
(1)制备MXene纳米分散液，MXene为Ti3C2TX(制备方法同实施例1)。
(2)50×50×50cm3的立方体三聚氰胺泡沫(MS)材料用无水乙醇和去离子水通过超声辅助清洗干净后烘干备用。
(3)通过浸渍法将清洗干净的MS一侧先浸入15mg/ml的MXene纳米分散液中30min，取出吸附出多余MXene纳米分散液后烘干，重复循环3次，在MS表面一定高度部分形成MXene改性层，再将MXene改性层部分浸入羟基封端聚二甲基硅氧烷溶液中(丙酮为溶剂，浓度为35wt％)5min进行疏水改性，60℃热交联固化2h，在MXene改性层外表面包覆疏水亲油层。疏水改性比例为三聚氰胺泡沫材料高度的9/10。
(4)首先配置聚乙烯醇(5.0mg/ml)/二氧化钛(粒径80nm，1.0mg/ml)混合水分散液体系：超声处理(40KHz/250W/10min)。随后将三聚氰胺泡沫(MS)MXene改性对立侧浸入上述混合水分散液中15min，取出后在烘箱中60℃干燥2h，即可得到Janus型三聚氰胺复合泡沫光热功能材料。
原油吸附和漂浮稳定性测试过程同实施例1。
实施例3
(1)制备MXene纳米分散液，MXene为Ti3C2TX(制备方法同实施例1)。
(2)半径为1cm、高为5cm的圆柱形的酚醛树脂(PF)泡沫材料用无水乙醇和去离子水通过超声辅助清洗干净后烘干备用。
(3)采用喷笔将17mg/ml的MXene纳米分散液均匀喷涂到酚醛树脂泡沫材料骨架一侧表面，喷嘴口径为0.2mm，喷笔与喷涂表面距离为5cm，喷笔移动速率为1cm/s，喷笔采用往复喷涂方式，往复次数为5次，烘干在PF表面一定高度部分形成MXene改性层，再将MXene改性层部分浸入十七氟癸基三甲氧基硅烷(THDF)中(二氯甲烷为溶剂、浓度为10wt％)20min进行疏水改性，60℃热交联反应5h，在MXene改性层外表面包覆疏水亲油层。疏水改性比例为酚醛树脂泡沫材料高度的7/10。
(4)首先配置多巴胺(10.0mg/ml)/四氧化三铁(粒径30nm，0.8mg/ml)混合水分散液体系：机械搅拌600rpm,45min。随后将酚醛树脂(PF)MXene改性对立侧浸入上述混合水分散液体系中24h，取出后在烘箱中60℃干燥2h即可得到Janus型酚醛树脂复合泡沫光热功能材料。
原油吸附和漂浮稳定性测试过程同实施例1。
实施例4
(1)制备MXene纳米分散液，MXene为Ti3C2TX(制备方法同实施例1)。
(2)6×6×3cm3立方体的聚苯乙烯(PS)泡沫材料用无水乙醇和去离子水通过超声辅助清洗干净后烘干备用。
(3)采用喷笔将20mg/ml的MXene纳米分散液均匀喷涂到聚苯乙烯泡沫材料骨架一侧表面，喷嘴口径为0.3mm，喷笔与喷涂表面距离为1cm，喷笔移动速率为1cm/s，喷笔采用往复喷涂方式，往复次数为3次，在PF表面一定高度部分形成MXene改性层，再将MXene改性层部分浸入羟基封端聚苯基甲基硅氧烷溶液中(四氢呋喃为溶剂、浓度为50wt％)10min进行疏水改性，60℃热交联固化4h，在MXene改性层外表面包覆疏水亲油层。疏水改性比例为聚苯乙烯泡沫材料高度的8/10。
(4)首先配置单宁酸(8.0mg/ml)/二氧化钛(粒径125nm，8.0mg/ml)混合水分散液体系：超声处理(40KHz/250W/30min)。随后将聚苯乙烯(PS)MXene改性对立侧浸入上述混合水分散液体系中6h，取出后在烘箱中60℃干燥2h即可得到Janus型聚苯乙烯复合泡沫光热功能材料。
原油吸附和漂浮稳定性测试过程同实施例1。
实施例5
(1)制备MXene纳米分散液，MXene为Ti3C2TX(制备方法同实施例1)。
(2)6×6×6cm3正方体的聚氨酯泡沫(PU)材料用无水乙醇和去离子水通过超声辅助清洗干净后烘干备用。
(3)通过浸渍法将清洗干净的PU一侧先浸入12mg/ml的MXene纳米分散液中20min，取出吸附多余MXene纳米分散液后烘干，重复循环3次，在PU表面一定高度部分形成MXene改性层，再将MXene改性层部分浸入羟基封端聚二甲基硅氧烷溶液中(四氢呋喃为溶剂，浓度为15wt％)10min进行疏水改性，40℃热交联固化4h，在MXene改性层外表面包覆疏水亲油层。疏水改性高度比例为聚氨酯泡沫材料高度的3/10。
(4)首先配置壳聚糖(10.0mg/ml)/聚乙烯醇(0.5mg/ml)/二氧化硅(粒径80nm，2.5mg/ml)混合水分散液体系：机械搅拌(900rpm,2h)；随后将聚氨酯泡沫(PU)MXene改性对立侧浸入上述混合水分散液体系中，取出后在烘箱中60℃干燥2h即可得到Janus型聚氨酯基复合泡沫光热功能材料。
原油吸附和漂浮稳定性测试过程同实施例1。
对比例1
(1)4×4×4cm3正方体的聚氨酯泡沫(PU)材料用无水乙醇和去离子水通过超声辅助清洗干净，后烘干备用。
(2)通过浸渍法将清洗干净的PU一侧浸入正己烷为溶剂、浓度为10:1:50的聚二甲基硅氧烷中5min进行疏水改性，80℃固化2h。疏水改性高度比例为复合泡沫功能材料高度的1/2。
(3)配置壳聚糖(2.0mg/ml)/多巴胺(2.0mg/ml)/二氧化硅(粒径50nm，2.0mg/ml)混合水分散液体系：机械搅拌(300rpm,30min)。将聚二甲基硅氧烷改性对立侧浸入上述混合液中20min，取出后在烘箱中60℃干燥2h，即可得到Janus型聚氨酯复合泡沫材料(J-PDMS@PU)。
原油吸附和漂浮稳定性测试过程同实施例1。
对比例2
(1)通过氢氟酸刻蚀法制备MXene纳米分散液，MXene为Ti3C2TX(制备方法同实施例1)。
(2)4×4×4cm3正方体的聚氨酯泡沫(PU)材料用无水乙醇和去离子水通过超声辅助清洗干净后烘干备用。
(3)通过浸渍法将清洗干净的PU先浸入15mg/ml的MXene纳米分散液中30min，取出吸附出多余MXene纳米分散液后烘干，重复循环2次，再将其浸入乙烯基聚硅氧烷溶液中(正己烷为溶剂，浓度为10wt％)5min进行疏水改性，80℃热交联固化2h，即可得到均一型复合泡沫光热功能材料(PDMS@MXene@PU)。
原油吸附和漂浮稳定性测试过程同实施例1。
表1对比例与实施例润湿性、光热温升、原油吸附量汇总
Figure BDA0003856420350000091
a：表示功能泡沫材料没有亲水部分；
由表1可看出，对比例1没有MXene光热功能层，因此没有表现出光热转换性能，几乎没有原油吸附性能，但非对称的润湿性使其具有良好的漂浮稳定性；对比例2具有MXene光热功能层，但没有非对称润湿性，因此可以表现出较好的原油吸附性，但漂浮稳定性较差。
相比之下，实施例1-5制备的复合泡沫光热功能材料表现出典型的非对称润湿性(Janus润湿性)、理想的光热转换特性(较高温升)、良好的漂浮稳定性以及优异的原油吸附性能。

Claims (9)

1.一种Janus型复合泡沫光热功能材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)制备MXene纳米分散液，MXene为Ti3C2TX；
(2)复合光热功能层制备：通过涂覆法将多孔泡沫一定高度比例部分先负载MXene纳米分散液、干燥，重复循环涂覆多次；然后将上述MXene改性层再浸涂疏水功能材料溶液并经热处理固化成型，赋予MXene改性部分以疏水亲油性能；
(3)Janus润湿性改性：利用浸渍法将亲水功能组分与无机纳米颗粒协同负载在多孔泡沫的MXene改性对立侧，即可制得Janus型的MXene基复合泡沫功能材料。
2.根据权利要求1所述的Janus型复合泡沫光热功能材料的制备方法，其特征在于，多孔泡沫为聚氨酯、三聚氰胺、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、酚醛树脂泡沫中的一种；多孔泡沫的孔径为50-1000μm，孔隙率为60-99％；多孔泡沫的形状为立方体、圆柱体、圆锥体、球体中的一种或几种组合，体积为1cm3-1m3。
3.根据权利要求1所述的Janus型复合泡沫光热功能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中MXene纳米分散液的浓度为10-20mg/ml。
4.根据权利要求1所述的Janus型复合泡沫光热功能材料的制备方法，其特征在于，涂覆法为浸涂法和喷涂法中的一种或其组合，其中浸涂法为：将多孔泡沫浸渍于MXene纳米分散液中10-30min，随后在常压烘箱中40～80℃干燥2～60min，干燥后冷却到室温，再重复上述浸涂-干燥步骤，重复循环次数为1～5次；喷涂法为：采用喷笔将上述MXene纳米分散液均匀喷涂到多孔泡沫骨架上，喷嘴口径为0.2～0.4mm，喷笔与泡沫材料距离为1～20cm，喷笔移动速率为0.1～5cm/s，喷笔采用往复喷涂方式，往复次数为1～5次。
5.根据权利要求1所述的Janus型复合泡沫光热功能材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中疏水功能材料包括疏水有机硅材料和疏水氟硅材料，所用疏水功能材料溶液为疏水功能材料和溶剂的混合溶液，疏水有机硅材料为乙烯基聚硅氧烷、羟基封端聚二甲基硅氧烷、羟基封端聚苯基甲基硅氧烷中的一种或几种，疏水氟硅材料为十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的一种或几种；所用溶剂为正己烷、甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、二氯甲烷或四氢呋喃中的一种或几种；混合溶液中疏水功能材料质量分数为5-90wt％，疏水改性高度比例为复合泡沫光热功能材料高度的1/10-9/10。
6.根据权利要求1所述的Janus型复合泡沫光热功能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中亲水功能组分为壳聚糖、海藻酸钠、多巴胺、单宁酸、聚乙烯醇中的一种或几种组合；所述无机纳米颗粒为二氧化硅、二氧化钛、四氧化三铁中的一种，颗粒粒径为5-200nm；亲水功能组分与无机纳米颗粒混合水分散液制备条件为：200-1000rpm条件下机械搅拌10min-10h或40KHz/250W条件下超声处理5-60min；亲水功能组分与无机纳米颗粒的质量比为10：0.5-30，混合水分散液的浓度为0.1-30mg/mL。
7.权利要求1-6任一项所述的制备方法制备的Janus型复合泡沫光热功能材料。
8.权利要求7所述的Janus型复合泡沫光热功能材料用于水中粘稠态原油的吸收。
9.根据权利要求8所述的Janus型复合泡沫光热功能材料的应用，其特征在于，模拟Janus型复合泡沫光热功能材料吸附泄漏原油情景，向烧杯中加入50-100mL水，向水中加入10-30mL粘稠状原油，将Janus型复合泡沫光热功能材料亲水侧放入水中，先通过光照使复合泡沫光热功能材料温度升高到60℃以上，加热周围的粘稠原油，使原油粘度降低到500mPa·s以下，然后吸收原油，通过机械挤压法或蠕动泵回收原油，实现水体系中泄漏原油的有效吸收。
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