技术领域
[0001] 本发明涉及一种多孔复合材料,尤其涉及一种多层低阻力抗污染多孔复合材料及其制备方法与应用,属于复合材料技术领域。
相关背景技术
[0002] 水上船舶、水下舰艇等运行过程中受到摩擦阻力的影响,航速降低、能耗提高。目前,柔性减阻表面、超疏水减阻表面和超滑液体灌注多孔表面(即超滑表面,slippery liquid‑infused surfaces,SLIPS)是目前广为关注的减阻材料。这些减阻材料与减阻技术主要关注水流场与材料表面的摩擦阻力。然而,水环境复杂多变。特别是海洋石油勘探、海洋油船漏油等水体,不仅存在水还存在大量难处理的油污。油污与常规减阻材料往往具有较好的亲和性,产生严重的油污污染,使得摩擦阻力增大,而且材料表面的清洗难度增加,造成运营成本提高。另外,含油水体中可能含有抗生素、染料、细菌等污染物,加剧减阻材料污损。
具体实施方式
[0015] 鉴于上述现有技术中存在的问题,经过长期的研究和大量的实验,本案发明人提出了该技术方案,其主要是先利用蒸汽‑热致诱导相分离法与紫外辐照构建多孔凝胶聚合物膜,再通过配体竞争策略原位生长低晶金属有机框架;最后通过常压溶剂热法原位合成双金属氧化物。
[0016] 如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0017] 作为本发明技术方案的一个方面,其所涉及的系一种多层低阻力抗污染多孔复合材料的制备方法包括:(1)将聚合物溶液施加于基体上,于水蒸汽浴中暴露,以蒸汽‑热致诱导相分离法构建多孔聚合物膜;
(2)将包含聚丙烯酸、均聚物、反应单体、聚乙二醇二丙烯酸酯和2‑羟基‑2‑甲基‑
1‑苯基丙酮的第一混合水溶液施加于步骤(1)制得的多孔聚合物膜上,并进行紫外辐照,制得多孔凝胶聚合物膜;
(3)将步骤(2)制得的多孔凝胶聚合物膜浸置于包含铁盐和有机酸的第二混合水溶液中进行第一反应,之后浸置于2‑甲基咪唑水溶液中进行第二反应,从而在多孔凝胶聚合物膜表面原位生长低晶金属有机框架层,制得多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架复合材料;
(4)将步骤(3)制得的多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架复合材料浸置于包含复合金属盐和添加剂的第三混合水溶液中进行第三反应,在低晶金属有机框架层上原位生长双金属氧化物层,得到多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架/金属氧化物复合材料,即制得多层低阻力抗污染多孔复合材料。
[0018] 在一些实施方案中,步骤(1)中的所述制备方法具体包括:将聚合物加入有机溶剂中,于10 120℃搅拌溶解0.5 24h,得到所述聚合物溶液。~ ~
[0019] 在一些实施方案中,步骤(1)中的所述制备方法具体包括:将所述聚合物溶液均匀刮涂在基体上,于相对湿度为60 100%、温度为0 60℃的水蒸汽浴中暴露1s 30min,利用蒸~ ~ ~汽‑热致诱导相分离法构建多孔聚合物膜。本步骤中水蒸汽浴中发生蒸汽‑热诱导相分离,与常规液态水中发生的非溶剂诱导相分离相比,聚合物结晶速度快于相分离速度,因此发生固‑固相分离为主,表面粗糙度更高、孔隙率更大,易于步骤(2)中水凝胶的负载。
[0020] 在一些实施方案中,步骤(1)中,所述聚合物溶液中聚合物的浓度为3 30wt%。~
[0021] 在一些实施方案中,步骤(2)中,所述第一混合水溶液包括1 10wt%的聚丙烯酸、1~ ~10wt%的均聚物、0.5 15wt%的反应单体、0.1 4wt%的聚乙二醇二丙烯酸酯(作为交联剂)和~ ~
0.1 2wt%的2‑羟基‑2‑甲基‑1‑苯基丙酮(作为紫外引发剂)。
~
[0022] 在一些实施方案中,步骤(2)中的所述制备方法具体包括:将所述第一混合水溶液刮涂于步骤(1)制得的多孔聚合物膜上,并以波长为185 365nm、功率为100 1000W的紫外线~ ~高压汞灯照射1s 60min,制得所述多孔凝胶聚合物膜。在本步骤中,当紫外线高压汞灯照射~
时,反应单体和交联剂一起发生自由基聚合,生成交联聚合物。最终的多孔凝胶聚合物膜中包含该交联聚合物、聚丙烯酸和均聚物,其中,聚丙烯酸、均聚物与生成的交联聚合物之间存在氢键、静电作用等作用力。
[0023] 在一些实施方案中,步骤(3)中,所述第二混合水溶液包括0.5 5wt%的铁盐和0.1~ ~15wt%的有机酸。
[0024] 在一些实施方案中,步骤(3)中,所述第一反应的温度为10 100℃,第一反应的时~间为0.5 24h。
~
[0025] 在一些实施方案中,步骤(3)中,所述2‑甲基咪唑水溶液中2‑甲基咪唑的浓度为0.01 10wt%。
~
[0026] 在一些实施方案中,步骤(3)中,所述第二反应的温度为10 100℃,第二反应的时~间为10s 24h。
~
[0027] 步骤(3)中的第一反应可以在多孔凝胶聚合物膜上生长结晶性金属有机框架材料,其结晶度为80% 100%,在第二反应中,2‑甲基咪唑置换结晶性金属有机框架材料中的配~体(即有机酸),破坏结晶性金属有机框架材料的长程有序性,得到低晶金属有机框架材料。
[0028] 在一些实施方案中,步骤(4)中,所述第三混合水溶液包括0.1 20 wt%的复合金属~盐和0.1 2wt%的添加剂。该添加剂作为表面活性剂,可以调控双金属氧化物的生长。
~
[0029] 在一些实施方案中,步骤(4)中,所述第三反应的温度为10 100℃,第三反应的时~间为10s 24h。由于步骤(3)中的2‑甲基咪唑置换结晶性金属有机框架材料中的配体,会形~
成缺陷,步骤(4)中第三反应可以在缺陷处生长双金属氧化物。
[0030] 其中,作为一更为具体的实施方案之一,所述多层低阻力抗污染多孔复合材料的制备方法可以包括以下步骤:(1)将3 30wt%聚合物加入有机溶剂中,10 120℃搅拌溶解0.5 24h,得到聚合物溶~ ~ ~
液,均匀刮涂在无纺布上,相对湿度为60 100%、温度为0 60℃的水蒸汽浴中暴露1s 30min,~ ~ ~
利用蒸汽‑热致诱导相分离法构建多孔聚合物膜;
(2)在步骤(1)制备的多孔聚合物膜上刮涂由1 10wt%聚丙烯酸、1 10wt%均聚物、~ ~
0.5 15wt%反应单体、0.1 4wt%聚乙二醇二丙烯酸酯和0.1 2wt%的2‑羟基‑2‑甲基‑1‑苯基~ ~ ~
丙酮组成的第一混合水溶液,波长为365nm、功率为100 1000W的紫外线高压汞灯照射1s~ ~
60min,得到多孔凝胶聚合物膜;
(3)将步骤(2)制备的多孔凝胶聚合物膜浸入0.5 5wt%铁盐和0.1 15wt%有机酸组~ ~
成的第二混合水溶液中,10 100℃搅拌进行第一反应0.5 24h,取出后浸入浓度为0.01~ ~ ~
10wt%的2‑甲基咪唑水溶液中,10 100℃搅拌进行第二反应10s 24h,多孔凝胶聚合物膜表~ ~
面原位生长低晶金属有机框架层,得到多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架复合材料;
(4)将步骤(3)制备的多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架复合材料浸没在0.1~
20 wt%复合金属盐和0.1 2wt%添加剂组成的第三混合水溶液中,10 100℃搅拌进行第三反~ ~
应10s 24h,低晶金属有机框架上原位生长双金属氧化物层,得到多孔凝胶聚合物膜/低晶~
金属有机框架/金属氧化物复合材料。
[0031] 在一些实施方案中,步骤(1)中,所述聚合物可以包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚砜等中的任意一种或两种以上的组合,但不仅限于此。
[0032] 在一些实施方案中,步骤(1)中,所述有机溶剂可以包括二甲基砜、二甲基亚砜、N‑甲基吡咯烷酮等中的任意一种或两种以上的组合,但不仅限于此。
[0033] 在一些实施方案中,步骤(2)中,所述均聚物可以包括聚甲基丙烯酸羟基乙酯、聚乙烯亚胺、聚乙烯醇等中的任意一种或两种以上的组合,但不仅限于此。
[0034] 在一些实施方案中,步骤(2)中,所述反应单体可以是聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、N‑异丙基丙烯酰胺等中的任意一种或两种以上的组合,但不仅限于此。
[0035] 在一些实施方案中,步骤(3)中,所述铁盐可以包括氯化铁、硝酸铁、硫酸铁等中的任意一种或两种以上的组合,但不仅限于此。
[0036] 在一些实施方案中,步骤(3)中,所述有机酸可以包括富马酸、乙酸、2‑氨基对苯二甲酸等中的任意一种或两种以上的组合,但不仅限于此。
[0037] 在一些实施方案中,步骤(4)中,所述复合金属盐可以包括硝酸钴、硝酸铜、硝酸锰等中的任意两种,且二者之间的质量比为1:9 9:1。~
[0038] 在一些实施方案中,步骤(4)中,所述添加剂可以包括聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯等中的至少一种,但不仅限于此。
[0039] 作为本发明技术方案的另一个方面,其还涉及由前述方法制备的多层低阻力抗污染多孔复合材料。
[0040] 请参阅图1所示,在一些优选实施方案中,所述多层低阻力抗污染多孔复合材料包括自下而上依次层叠设置的三层:多孔凝胶聚合物膜1、低晶金属有机框架层2和双金属氧化物层3。
[0041] 进一步地,所述多孔凝胶聚合物膜的厚度为1 750µm,孔隙率为72 95%。~ ~
[0042] 进一步地,所述低晶金属有机框架层的厚度为50nm 300µm。~
[0043] 进一步地,所述双金属氧化物层的厚度为10nm 100µm。~
[0044] 进一步地,所述多层低阻力抗污染多孔复合材料的结晶度为5 30%。~
[0045] 其中,本发明的多孔凝胶聚合物膜为低晶金属有机框架层和双金属氧化物层的负载提供载体与骨架,进一步地其多孔结构能够提高多孔凝胶聚合物膜的比表面积和活性位点,物理/化学吸附铁离子,精准调控低晶金属有机框架层的负载量与稳定性、并直接影响后续双金属氧化物层的原位生长与负载。
[0046] 进一步地,与常规金属有机框架相比较,本发明的低晶金属有机框架层具有更高的孔隙率高、更大的比表面积、更多的催化活性位点等优点,显著提高后续双金属氧化物层的负载量与稳定性,并提供更多的催化降解污染取的金属反应活性位点,提高抗污染性能。
[0047] 进一步地,本发明的双金属氧化物层与低晶金属有机框架层组成构成多源金属反应活性中心,活化过硫酸盐产生羟基自由基、超氧自由基、过硫酸根自由基、单线态氧等多种活性种,催化降解污染物,赋予其优异的催化降解污染物与杀菌特性;低晶金属有机框架层与双金属氧化物层构建低粘附水下超疏油表面,减少油污在材料表面的贴附与吸收,降低水下油流场阻力,实现船舶防污、减阻与提速。
[0048] 综上所述,本发明的多层低阻力抗污染多孔复合材料的多层优势互补、多功能耦合,具有优异的水下超疏油特性及滴油低粘附特性,还可实现快速、高效的含油废水的分离与净化。
[0049] 本发明实施例的另一个方面还提供了前述多层低阻力抗污染多孔复合材料的应用,具体的,该多孔复合材料具有优异的水下超疏油特性、超低的水下油粘附特性、高效的杀菌与催化降解污染物的抗污染特性,可用于船舶防污、减阻与提速及油水分离等水分离与净化领域,如含油废水的分离与净化。
[0050] 下面通过若干实施例及附图对整个过程做一详细的说明,但是本发明的保护范围不受这些实施例的限制。同时,实施例只是给出了实现此目的的部分条件,但并不意味着必须满足这些条件才可以达到此目的。从本发明公开的内容联想到或导出的所有变形,均认为是本发明的保护范围。
[0051] 实施例1(1)将3wt%聚偏氟乙烯加入二甲基砜中,10℃搅拌溶解24h,得到聚合物溶液,均匀刮涂在无纺布上,相对湿度为60%、温度为0℃的水蒸汽浴中暴露1s,利用蒸汽‑热致诱导相分离法构建多孔聚合物膜;
(2)在步骤(1)制备的多孔聚合物膜上刮涂由1wt%聚丙烯酸、10wt%聚甲基丙烯酸羟基乙酯、0.5wt%甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、0.1wt%聚乙二醇二丙烯酸酯和0.1wt%的2‑羟基‑2‑甲基‑1‑苯基丙酮组成的第一混合水溶液,以波长为365nm、功率为100W的紫外线高压汞灯照射60min,得到多孔凝胶聚合物膜;
(3)将步骤(2)制备的多孔凝胶聚合物膜浸入0.5wt%氯化铁和0.1wt%富马酸组成的第二混合水溶液中,10℃搅拌进行第一反应24h,取出后浸入浓度为0.01wt%的2‑甲基咪唑水溶液中,10℃搅拌进行第二反应24h,多孔凝胶聚合物膜表面原位生长低晶金属有机框架层,得到多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架复合材料;
(4)将步骤(3)制备的多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架复合材料浸没在
0.1wt%硝酸钴和硝酸铜(硝酸钴和硝酸铜之间的质量比为1:9)和0.1wt%聚乙烯吡咯烷酮组成的第三混合水溶液中,10℃搅拌进行第三反应24h,低晶金属有机框架上原位生长双金属氧化物层,得到多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架/金属氧化物复合材料。
[0052] 经水洞24h测试,本实施例制得的复合材料在水下油的减阻率为17.9%;复合材料具有低粘附水下超疏油特性,其水下油接触角为152.1°,水下油滴滚动角为5.2°,水下油滴粘附力为2.7µN;对大肠杆菌杀菌率为99.5%;活化过硫酸盐对四环素的降解速率常数为‑10.25min 。
[0053] 实施例2(1)将30wt%聚丙烯腈加入二甲基亚砜中,120℃搅拌溶解0.5h,得到聚合物溶液,均匀刮涂在无纺布上,相对湿度为100%、温度为60℃的水蒸汽浴中暴露30min,利用蒸汽‑热致诱导相分离法构建多孔聚合物膜;
(2)在步骤(1)制备的多孔聚合物膜上刮涂由10wt%聚丙烯酸、1wt%聚乙烯亚胺、
15wt%N‑异丙基丙烯酰胺、4wt%聚乙二醇二丙烯酸酯和2wt%的2‑羟基‑2‑甲基‑1‑苯基丙酮组成的第一混合水溶液,以波长为365nm、功率为1000W的紫外线高压汞灯照射1s,得到多孔凝胶聚合物膜;
(3)将步骤(2)制备的多孔凝胶聚合物膜浸入5wt%硝酸铁和15wt%乙酸组成的第二混合水溶液中,100℃搅拌进行第一反应0.5h,取出后浸入浓度为10wt%的2‑甲基咪唑水溶液中,100℃搅拌进行第二反应10s,多孔凝胶聚合物膜表面原位生长低晶金属有机框架层,得到多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架复合材料;
(4)将步骤(3)制备的多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架复合材料浸没在
20wt%硝酸钴和硝酸锰(硝酸钴和硝酸锰之间的质量比为9:1)和2wt%聚氧乙烯组成的第三混合水溶液中,100℃搅拌进行第三反应10s,低晶金属有机框架上原位生长双金属氧化物层,得到多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架/金属氧化物复合材料;
经水洞24h测试,本实施例制得的复合材料在水下油的减阻率为20.6%;复合材料具有低粘附水下超疏油特性,其水下油接触角为158.7°,水下油滴滚动角为1.9°,水下油滴粘附力为1.1µN;对大肠杆菌杀菌率为99.8%;活化过硫酸盐对四环素的降解速率常数为‑1
0.31min 。
[0054] 实施例3(1)将8wt%聚砜加入N‑甲基吡咯烷酮中,80℃搅拌溶解9h,得到聚合物溶液,均匀刮涂在无纺布上,相对湿度为90%、温度为40℃的水蒸汽浴中暴露5min,利用蒸汽‑热致诱导相分离法构建多孔聚合物膜;
(2)在步骤(1)制备的多孔聚合物膜上刮涂由5wt%聚丙烯酸、2wt%聚乙烯醇、10wt%聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯、2wt%聚乙二醇二丙烯酸酯和0.5wt%的2‑羟基‑2‑甲基‑1‑苯基丙酮组成的第一混合水溶液,以波长为365nm、功率为300W的紫外线高压汞灯照射2min,得到多孔凝胶聚合物膜;
(3)将步骤(2)制备的多孔凝胶聚合物膜浸入3wt%硫酸铁和6wt%2‑氨基对苯二甲酸组成的第二混合水溶液中,90℃搅拌进行第一反应1h,取出后浸入浓度为3wt%的2‑甲基咪唑水溶液中,70℃搅拌进行第二反应1h,多孔凝胶聚合物膜表面原位生长低晶金属有机框架层,得到多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架复合材料;
(4)将步骤(3)制备的多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架复合材料浸没在5wt%硝酸铜和硝酸锰(硝酸铜和硝酸锰之间的浓度比为4:6)和1wt%聚乙烯吡咯烷酮组成的第三混合水溶液中,80℃搅拌进行第三反应6h,低晶金属有机框架上原位生长双金属氧化物层,得到多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架/金属氧化物复合材料。
[0055] 经水洞24h测试,本实施例制得的复合材料在水下油的减阻率为22.4%;复合材料具有低粘附水下超疏油特性,其水下油接触角为154.6°,水下油滴滚动角为2.3°,水下油滴粘附力为3.2µN;对大肠杆菌杀菌率为99.2%;活化过硫酸盐对四环素的降解速率常数为‑10.23min 。
[0056] 实施例4(1)将10wt%聚偏氟乙烯加入二甲基砜中,120℃搅拌溶解12h,得到聚合物溶液,均匀刮涂在无纺布上,相对湿度为98%、温度为30℃的水蒸汽浴中暴露5min,利用蒸汽‑热致诱导相分离法构建多孔聚合物膜;
(2)在步骤(1)制备的多孔聚合物膜上刮涂由5wt%聚丙烯酸、3wt%聚甲基丙烯酸羟基乙酯、10wt%聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯、3wt%聚乙二醇二丙烯酸酯和1.5wt%的2‑羟基‑2‑甲基‑1‑苯基丙酮组成的第一混合水溶液,以波长为365nm、功率为400W的紫外线高压汞灯照射3min,得到多孔凝胶聚合物膜,其表面SEM图片如图2所示;
(3)将步骤(2)制备的多孔凝胶聚合物膜浸入3wt%氯化铁和3wt%2‑氨基对苯二甲酸组成的第二混合水溶液中,95℃搅拌进行第一反应6h,取出后浸入浓度为3wt%的2‑甲基咪唑水溶液中,85℃搅拌进行第二反应5h,多孔凝胶聚合物膜表面原位生长低晶金属有机框架层,得到多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架复合材料,其中低晶金属有机框架层的表面SEM图片如图3所示;
(4)将步骤(3)制备的多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架复合材料浸没在4wt%硝酸钴和硝酸铜(硝酸钴和硝酸铜之间的质量比为6:4)和0.5wt%聚乙烯吡咯烷酮组成的第三混合水溶液中,75℃搅拌进行第三反应18h,低晶金属有机框架上原位生长双金属氧化物层,得到多孔凝胶聚合物膜/低晶金属有机框架/金属氧化物复合材料,双金属氧化物层的表面SEM图片如图4所示。
[0057] 经水洞24h测试,本实施例制得的复合材料在水下油的减阻率为23.7%;复合材料具有低粘附水下超疏油特性,其水下油接触角为156.2°,水下油滴滚动角为3.9°,水下油滴粘附力为0.9µN;对大肠杆菌杀菌率为99.6%;活化过硫酸盐对四环素的降解速率常数为‑10.38min 。
[0058] 对照例1本对照例与实施例4基本相同,区别之处在于:构建多孔聚合物膜,但不进行步骤(2)的紫外辐照。本对照例缺少羧基与金属离子之间的强相互作用,仅有少量的金属离子负载在多孔聚合物膜上,并反应生成极少量的、不稳定的低晶金属有机框架和金属氧化物,得不到完整的低晶金属有机框架层和金属氧化物层,显著降低其特性。
[0059] 经水洞24h测试,本对照例制得的复合材料在水下油的减阻率为‑13.4%;复合材料具有水下吸油特性,水下油接触角为14.6°;对大肠杆菌杀菌率为0.2%;活化过硫酸盐对四‑1环素的降解速率常数为0min 。
[0060] 对照例2本对照例与实施例4基本相同,区别之处在于:不构筑多孔凝胶聚合物膜。本对照例缺少多孔凝胶聚合物膜的骨架支撑作用,低晶金属有机框架和金属氧化物缺少载体,只能分散在溶液中,得不到复合材料。
[0061] 对照例3本对照例与实施例4基本相同,区别之处在于:步骤(1)中相对湿度为98%、温度为
30℃的水蒸汽浴中暴露5min降至0min,所制备的凝胶聚合物膜不具有多孔结构。多孔结构能够提高凝胶聚合物膜的比表面积和活性位点,物理/化学吸附铁离子,构建低晶金属有机框架。反之,若凝胶聚合物膜不具有多孔结构,难以合成均匀、稳定的低晶金属有机框架,并导致低晶金属有机框架负载率低,显著降低其特性。
[0062] 经水洞24h测试,本对照例制得的复合材料在水下油的减阻率为‑10.3%;复合材料具有水下吸油特性,水下油接触角为35.6°;对大肠杆菌杀菌率为14.7%;活化过硫酸盐对四‑1环素的降解速率常数为0.003min 。
[0063] 对照例4本对照例与实施例4基本相同,区别之处在于:不构筑低晶金属有机框架层。低晶金属有机框架具有孔隙率高、比表面积大、催化活性位点多等优点,缺少低晶金属有机框架层,双金属氧化物层直接负载在多孔凝胶聚合物膜表面和内部,负载率低、易脱落、催化降解污染物的活性显著降低,复合材料易失效。
[0064] 经水洞24h测试,缺少低晶金属有机框架的复合材料在水下油的减阻率为‑3.2%;复合材料具有水下吸油特性,其水下油接触角为63.2°;对大肠杆菌杀菌率为55.6%;活化过‑1
硫酸盐对四环素的降解速率常数为0.009min 。
[0065] 对照例5本对照例与实施例4基本相同,区别之处在于:步骤(4)中2‑甲基咪唑浓度从3wt%降至0wt%,所构筑的金属有机框架不具有低晶化特点。金属有机框架材料是一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料,结晶度高、缺陷少,暴露的活性位点少,催化降解污染物的活性降低。
[0066] 经水洞24h测试,本对照例制得的复合材料在水下油的减阻率为16.7%;复合材料具有低粘附水下超疏油特性,其水下油接触角为151.3°,水下油滴滚动角为8.2°,水下油滴粘附力为6.7µN;对大肠杆菌杀菌率为99.1%;活化过硫酸盐对四环素的降解速率常数为‑1。0.04min
[0067] 对照例6
[0068] 本对照例与实施例4基本相同,区别之处在于:不构筑双金属氧化物层。双金属氧化物与低晶金属有机框架协同构建低粘附水下超疏油表面,赋予其减阻与低油粘附特性;此外金属氧化物与低晶金属有机框架构成多源金属反应活性中心,赋予其优异的催化降解污染物与杀菌特性。
[0069] 经水洞24h测试,缺少双金属氧化物层的复合材料在水下油的减阻率为‑6.7%;复合材料具有水下吸油特性,其水下油接触角为79.6°;对大肠杆菌杀菌率为15.2%;活化过硫‑1酸盐对四环素的降解速率常数为0.07min 。
[0070] 对照例7本对照例与实施例4基本相同,区别之处在于:步骤(4)中硝酸钴和硝酸铜之间的质量比由6:4调整为10:0,即只构筑单一钴金属氧化物。虽然复合材料具有水下超疏油特性,但是油滴粘附力大,不能从水下复合材料表面滚落,含油流体流经复合材料表面时阻力较大。并且,钴金属氧化物对大肠杆菌杀菌率较低。缺少铜离子反应活性中心,其催化降解污染物的能力不足。
[0071] 经水洞24h测试,单一钴金属氧化物组成的复合材料在水下油的减阻率为‑10.6%;复合材料具有水下超疏油特性,其水下油接触角为150.6°,水下油滴无法滚动,水下油滴粘附力为84mN;对大肠杆菌杀菌率为69.4%;活化过硫酸盐对四环素的降解速率常数为‑1
0.12min 。
[0072] 对照例8本对照例与实施例4基本相同,区别之处在于:步骤(4)中硝酸钴和硝酸铜之间的质量比由6:4调整为0:10,即只构筑单一铜金属氧化物。虽然铜金属氧化物对大肠杆菌杀菌率高,但是复合材料对油滴粘附力大,含油流体流经复合材料表面时阻力较大。缺少钴离子反应活性中心,其催化降解污染物的能力不足。
[0073] 经水洞24h测试,单一铜金属氧化物组成的复合材料在水下油的减阻率为‑9.6%;复合材料具有水下超疏油特性,其水下油接触角为151.3°,水下油滴无法滚动,水下油滴粘附力为97mN;对大肠杆菌杀菌率为99.4%;活化过硫酸盐对四环素的降解速率常数为‑1
0.09min 。
[0074] 此外,本案发明人还参照实施例1‑实施例4的方式,以本说明书中列出的其它原料和条件等进行了试验,并同样制得了高性能多层低阻力抗污染多孔复合材料。
[0075] 本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下,所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
[0076] 尽管已参考说明性实施例描述了本发明,但所属领域的技术人员将理解,在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外,可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。