论文总字数：20851字

摘 要

这几年，频繁发生的原油、石油产品和有机溶剂的泄漏事故对生态环境造成了不可磨灭的危害。为保护各种生物的健康与安全，尽量避免人类的经济损失，研究油性有机液体的吸附是世界每个国家现阶段的最重要的工作之一。自从在21世纪发现石墨烯之后，与石墨烯相关的研究快速增长。而其复合材料同样非常具有发展潜力，也开始越来越多地被研究人员重视，该领域已经成为全世界探索的热点。

本论文利用氧化石墨烯(GO)分散液浸渍聚氨酯(PU)泡沫，通过水热法还原制备石墨烯涂覆聚氨酯泡沫。较系统地研究温度、时间、GO浓度和醇水比等对石墨烯涂覆聚氨酯的影响。研究结果表明，水热处理温度超过100℃时PU发生分解；水热处理时间对石墨烯涂覆聚氨酯的影响不大；GO的浓度越高，过量的还原氧化石墨烯(rGO)堆叠在泡沫表面破坏吸附层，影响GO涂层；醇水比越大，石墨烯吸附得越好，但醇水比大于1:1时，GO发生絮凝沉淀，不利于吸附。

本论文还研究了石墨烯涂覆聚氨酯泡沫对各种油类的吸附性能和循环使用率。与纯PU泡沫相比，RGO/PU泡沫对正己烷、汽油、泵油的吸油能力分别为24.2g/g、28.7g/g和36.5g/g。在重复吸油脱油50次之后，吸油能力并没有明显降低，循环利用率较好。

关键词： 吸油材料 石墨烯 聚氨酯 水热法

Preparation of graphene coated polyurethane sponges by hydrothermal method

Abstract

Over the past few years, the frequent occurrence of crude oil, petroleum products and organic solvents leakage accidents have damaged on the ecological environment indelibly. In order to protect the health and safety of all kinds of organisms and to avoid the economic loss of human beings, it is one of the most important tasks for each country in the world to study the adsorption of oily organic liquids.Graphene-related studies have grown rapidly since graphene was discovered in 21st century.Its composite materials also have the development potential.Researchers began to pay more and more attention to this composite materials, this domain has become the hot spot of the world exploration.

In this thesis, graphene coated polyurethane sponges were prepared by hydrothermal reduction using polyurethane sponges impregnated with GO dispersion. The effects of temperature, time, GO concentration and alcohol - to - water ratio on the refinement of graphene-coated polyurethane were systematically studied. The results show that PU decompose with hydrothermal treatment above 100 ℃ , so the improvement of graphene-coated polyurethane improve first and then decrease. The effect of time on the graphene coated polyurethane is not significant. The higher the concentration of GO, the excessive rGO stack in the surface of sponges damage the adsorption layer, affecting the coating of the perfect.The higher the alcohol content is, the better the adsorption of graphene is, but when the ratio of alcohol to water is more than 1: 1, the occurance of the flocculation and sedimentation of GO is not conducive to adsorption.

In this thesis, the adsorption performance and recycling rate of graphene coated polyurethane sponges on various oils were studied. Compared to pure PU sponge,the oil absorption capacity of RGO/PU sponge to n-hexane, gasoline and pump oil respectively was 24.2 g/g, 28.7 g/g and 36.5 g/g,After repeating oil removal 50 times,the oil absorption capacity is not significantly reduced and the recycling efficiency is better.

Keywords: oil absorption material; graphene; polyurethane; hydrothermal method

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 海面漏油 1

1.1.1海面漏油的危害 1

1.1.2海面漏油的处理方法 2

1.2 吸油材料的分类 2

1.2.1无机吸油材料 2

1.2.2农业有机吸油材料 3

1.2.3合成有机物 4

1.3 吸油机理 4

1.4 石墨烯的概况 5

1.4.1 石墨烯简介 5

1.4.2 石墨烯的研究近况 5

1.5石墨烯涂覆聚氨酯泡沫的吸油研究 6

1.5.1聚氨酯特性 6

1.5.2石墨烯涂覆聚氨酯泡沫作为吸油材料的可行性 7

1.6 石墨烯涂覆聚氨酯泡沫复合材料的制备 7

1.7 课题的意义及内容 8

第二章 GO涂覆聚氨酯泡沫的制备 9

2.1 引言 9

2.2 试验部分 9

2.2.1 试剂与仪器 9

2.2.2 GO的制备 10

2.2.3 石墨烯涂覆聚氨酯的制备 10

2.2.4 性能测试 11

2.3 结果与讨论 11

2.3.1 GO的形貌 11

2.3.2 石墨烯涂覆聚氨酯的制备 12

2.4 本章小结 20

第三章 石墨烯涂覆聚氨酯泡沫的吸油情况 21

3.1 引言 21

3.2 实验部分 21

3.2.1 试剂 21

3.2.2 石墨烯涂覆聚氨酯泡沫的吸油测试 21

3.3 结果与讨论 22

3.3.1吸附能力 22

3.3.2 循环使用率 22

3.4 本章小结 23

总结 24

参考文献 25

致谢 27

第一章 绪论

1.1 海面漏油

1.1.1海面漏油的危害

从十八世纪发生的工业革命之后，使用化石燃料尤其是石油及其衍生物越来越普遍，随着现在全球经济和科学技术的发展，人们开始大范围地利用海洋，海上的交通运输行业迅速成长，海洋的石油资源也不断地被发掘利用，在这个过程中不可避免地出现一系列地问题，而漏油就是其中之一，并且这个问题日益严峻。海上溢油事故频繁发生，国外就发生过很多。其中给我印象最深的就是墨西哥湾原油泄漏事件了，这个事件在当时引起了人们的巨大关注。与此同时，我国的海上漏油事件也有很多。其中最有名的当属渤海湾漏油事件，不但导致了宝贵的自然资源的浪费，更危害了海洋生物。每当一起漏油事件发生后，相当多的石油霎时间涌入海中，并且以非常快的速度在海面上扩散，从而形成一层厚厚的油膜，这层油膜使下面的很大范围内的区域极度缺氧，使水中植物无法进行光合作用，造成海面下的生物缺氧而死。这层油膜对于在海上飞翔的鸟儿也有非常大的威胁。若鸟儿的羽毛触摸到了油，当它遇到寒潮便会无法抵抗的。羽毛吸了油的鸟儿就会飞不动，掉落在海上溺亡。而当它们吃了被污染的鱼虾，有非常大的概率会因中毒而死亡。最重要的是，人类如果捕捞了这些被油污染的鱼虾等海洋生物并食用之后，污染物进入人体，可能会引起病变。当海水将海面上的漂着的油冲到岸上，就会破坏近海的养殖业和海岸环境，影响当地的海滩旅游，导致巨大的财产损失。如果不能第一时间清理油污，就容易引起爆炸和火灾，造成更加严重的经济损失，甚至是人员伤亡^[1-2]。据统计，全球因船只漏入海洋的石油每年大概有近40万吨，一般1吨油能够在海上扩散约12km² ，从这能知道，海洋漏油事故会造成很大面积的污染。1973 年至2006 年，我国近海区域总计发生两千多起船只漏油事故，在这里面，严重船只漏油事故约为70次，总溢油量近40000吨。中国近海海域石油的平均质量浓度已达到0 .055 mg/L，并且污染日益严重^[3-6]，这引起了越来越多的研究人员的注意。治理漏油污染, 改善生态环境, 保护海洋以及自然资源已经迫在眉睫，但是由于目前清理技术的高成本和局限性，解决泄漏的油污染水的问题仍然是一个巨大的挑战。

1.1.2海面漏油的处理方法

如今，解决海面漏油的方法是3类：其一是物理法，这种方法里面又分3种。有围栏法，即用围栏将油围住，不让它的面积变大，接着将油回收。吸油法，即采用吸油材料对海面漏油进行吸收。吸油法和围栏法能够相结合使用，在将海上漂浮的油围上围栏的同时，用能够吸油的材料吸附掉。除油机法，大型的除油机可以用作海上除油。

其二是化学方法包括燃烧法和化学试剂法。燃烧法，即点燃海上的油，使之焚烧。此种方法经济方便，但是有安全隐患，浪费自然资源，产生的浓烟污染大气环境。化学试剂法，即使用药剂改变油的物理性质以便于清除和回收，这对海洋生态造成的危害甚至比石油泄漏更大。

请支付后下载全文，论文总字数：20851字