超疏水--超亲油碳基复合材料的制备及其油水分离研究的任务书.docx

超疏水--超亲油碳基复合材料的制备及其油水分离研究的任务书
一、任务背景
油污染一直是全球环保领域的难题，因其难以清除和处理而对环境和人类产生不良影响。传统油水分离材料通常采用亲油性或亲水性材料，但这些材料对油和水的分离效果有限。而超疏水材料因其与水接触角高于150度的独特表面特性，具有良好的自清洁和防污染性能，被广泛应用于油水分离领域。
复合材料是近年来材料科学发展的重要方向之一，其通过不同材料的相互作用，能够通过调节材料性能来实现更高水平的性能，从而适应多种不同的应用场景。本研究计划基于超疏水和超亲油的表面特性，制备具有优异油水分离性能的碳基复合材料。
二、任务目标
本研究的主要目标是基于超疏水和超亲油特性，制备出优异的碳基复合材料，并研究其在油水分离领域的应用。具体目标如下：
1.合成碳基复合材料，包括以石墨烯为基础的复合材料和碳纳米管等的复合材料，并对复合材料表面进行改性处理。
2.测试材料的疏水性、亲油性、油水分离性能等性质，并优化制备工艺，提高油水分离性能。
3.对碳基复合材料进行表面自清洁、防污染、耐久性等方面的评估。
4.研究并优化最佳应用条件下的稳定性、回收率等因素。
三、研究内容
1.合成碳基复合材料
本研究将采用一系列方法，以石墨烯和碳纳米管等为基础材料，制备出不同形状和结构的碳基复合材料。具体包括：
(1)基于无机材料对石墨烯进行化学修饰，制备出可用于油水分离的材料；
(2)采用化学还原法或机械高剪切等方法制备碳纳米管的氧化还原石墨烯复合体，进一步制备出碳纳米管/氧化石墨烯复合材料；
(3)通过杂化技术控制碳基材料的孔结构，促进其疏水性能；
(4)探究不同复合方式(如化学还原法、电化学沉积等)对碳基材料表面性能（疏水性、亲油性）的影响，选择最佳复合方式并进行优化。
2.测试材料性能
通过接触角测试、静态吸附、循环使用实验等测试手段，研究材料的疏水性、亲油性、稳定性等性质，并优化制备工艺、提高油水分离性能。具体包括：
（1）通过接触角测试和超滤法测试研究符合高效油水分离要求的复合材料表面特性。
（2）通过静态吸附实验测试复合材料分离不同浓度含油废水的性能，研究油水分离剂用量对油水分离性能的影响。
（3）通过循环使用实验测试复合材料的稳定性，研究复合材料的耐久性。
3.评估材料的性能
本研究计划采用扫描电镜(SEM)观察碳基复合材料的表面形貌、X射线衍射（XRD）分析表面结构，并评估其防污染性、表面自清洁特性和耐久性。
4.研究并优化最佳应用条件下的稳定性、回收率等因素
针对在油水分离领域，优异的油水分离性能是最基本的需求。研究最佳应用条件下的稳定性、回收率等因素，不仅有助于推进本材料在工业废水治理等领域中的应用，而且有望为研究更加高效的油水分离材料提供借鉴。
四、研究意义
通过本研究，开发一种具有优异分离性能的碳基复合材料，可以应用于各类油水分离设备中，减轻对环境的污染和荣誉，提高工业废水处理的效率和成本，对于推进绿色环保、可持续发展的战略意义重大。同时，本研究所使用的碳基复合材料具有广泛的应用前景，在能源、电子等领域也有应用可能性，具有一定的经济和社会效益。