一种三维多孔材料及其制备方法

1.本技术涉及膜分离技术领域，具体涉及一种三维多孔材料及其制备方法。


背景技术：

2.三维多孔材料主要用作分离膜，常见的多孔分离膜有微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、透析膜、气体分离膜等，在浓度梯度、压力梯度或温度梯度等的驱动下实现物质分离，常用于海水淡化、油水分离和废水处理等领域，是分离工程中的关键组件。
3.微孔结构是影响三维多孔材料分离性能与效果的关键因素。微孔结构参数包括膜的孔径大小、孔径分布、孔隙率及膜的厚度，这些参数与其制备工艺息息相关。现有的制备三维多孔材料的方法主要有拉伸法和相转化法。拉伸法通过改变拉伸速率、拉伸倍率与拉伸温度可调整膜的孔径大小、孔隙率与孔分布，但由于聚合物内部结构存在一定的差异性，在拉伸过程中较难实现对膜的微孔结构的精确调控。相转化法可通过改变均相溶液的组成或相分离的速率实现微孔结构的调整，但同拉伸法一样，很难实现精确调控。
4.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

5.本技术的一个目的是提供一种三维多孔材料的制备方法，该制备方法实现了对多孔材料微孔结构的精确调控，能够对多孔材料的孔径大小、孔隙率及膜厚进行定制。此外，该制备方法可简单快捷地制备多层次均孔层，实现多孔材料的梯度分离，提升多孔材料耐污性。
6.本技术的目的不限于上述目的，上述未提及的本技术的其他目的和优点可以从以下描述中进行理解，并通过本技术的实施方式更清晰地进行理解。此外，容易理解的是，可以通过权利要求中披露的特征及其组合来实现本技术的目的和优点。
7.在本技术的一个方面，本技术提出了一种三维多孔材料的制备方法，包括如下步骤：
8.形成第一光子晶体模板，所述第一光子晶体模板由第一胶体粒子自组装形成；
9.将第二胶体粒子和聚合物在有机溶剂中混合形成铸膜液，将所述铸膜液施加到所述第一光子晶体模板上，并使所述聚合物填充到所述第一光子晶体模板的空隙；
10.使所述第二胶体粒子自组装形成层叠在所述第一光子晶体模板上的第二光子晶体模板；
11.去除所述第一胶体粒子和所述第二胶体粒子，得到所述三维多孔材料；
12.其中所述第一胶体粒子的粒径小于所述第二胶体粒子的粒径。
13.作为优选，在其中的一些实施例中，通过真空负压使所述聚合物填充到所述第一光子晶体模板的空隙；
14.可选的，所述真空负压为0.03～0.06mpa。
15.作为优选，在其中的一些实施例中，通过酸腐蚀或碱腐蚀的方法去除所述第一胶
体粒子和所述第二胶体粒子；
16.可选的，采用强腐蚀性溶液去除所述第一胶体粒子和所述第二胶体粒子；
17.可选的，所述强腐蚀性溶液为hf溶液；
18.可选的，所述hf溶液的质量浓度为2～4％。
19.作为优选，在其中的一些实施例中，将所述铸膜液施加到所述第一光子晶体模板上之前，还包括：
20.对所述第一光子晶体模板进行煅烧，所述煅烧的温度为500～800℃，时间为1～5h。
21.作为优选，在其中的一些实施例中，所述第一胶体粒子和所述第二胶体粒子各自独立地选自二氧化硅微球、二氧化锆微球、碳酸钙微球、硫化锌微球和硫化镉微球中的至少一种；
22.可选的，所述第一胶体粒子和所述第二胶体粒子均为二氧化硅微球，所述二氧化硅微球的粒径为220～320nm，单分散指数不超过0.08。
23.作为优选，在其中的一些实施例中，所述第一胶体粒子的质量浓度为0.1～5％，优选为0.5～3％，更优选为1％，其分散于选自水、乙醇、无水乙醇、n,n-二甲基甲酰胺和n,n-二甲基乙酰胺中的至少一种的分散剂中。
24.作为优选，在其中的一些实施例中，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚醚砜、聚砜、聚偏氯乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚氨酯、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)中的至少一种；
25.可选的，所述铸膜液中聚合物的质量浓度为7～15％；
26.可选的，所述铸膜液中聚合物与第二胶体粒子的质量比为1:(1.5～2.5)。
27.在本技术的另一个方面，本技术提出了一种三维多孔材料的制备方法，包括如下步骤：
28.1)采用第一胶体粒子的分散液经自组装和固化形成第一光子晶体模板；
29.2)对所述第一光子晶体模板进行煅烧，所述煅烧的温度为500～800℃，时间为1～5h；
30.3)将第二胶体粒子和聚合物在有机溶剂中混合形成铸膜液，将所述铸膜液施加到所述第一光子晶体模板上，静置2～5h后，在真空烘箱中，采用0.03～0.06mpa真空负压使所述聚合物填充到所述第一光子晶体模板的空隙；
31.4)蒸发去除有机溶剂，使所述第二胶体粒子自组装形成层叠在所述第一光子晶体模板上的第二光子晶体模板；
32.5)将步骤4)所得产物于质量浓度为2～4％的hf溶液中浸泡8～12h，去除所述第一胶体粒子和所述第二胶体粒子后，经清洗和干燥得到所述三维多孔材料。
33.在本技术的又一个方面，本技术提出了一种三维多孔材料，其由如上所述的制备方法制备得到。
34.本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
35.本技术提供的方法通过调控胶体粒子的粒径及比例即可控制多孔材料的孔径分布、孔径大小及孔隙率，实现了对多孔材料微孔结构的精确调控，能够对多孔材料的孔径大
小、孔隙率及膜厚进行定制。
36.本技术制备的多孔材料具有孔径大小均一、孔单分散性高、孔分布有序等优点，使得多孔材料通量增加，分离效率提高。且胶体粒子发生自组装，粒子之间间隙较小，使得多孔材料的孔隙率较高。
37.本技术提供的方法可简单快捷地制备多层次均孔层，实现多孔材料的梯度分离，提升多孔材料耐污性。
38.本技术的制备方法简便、未使用昂贵复杂的仪器，易于实施。
附图说明
39.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
40.图1为本技术实施例的三维多孔材料的制备方法的流程图；
41.图2为本技术实施例的三维多孔材料的制备方法的流程示意图；
42.图3为本技术实施例的三维多孔材料的结构示意图；
43.图4为本技术实施例1的三维多孔材料的扫描电子显微镜图；
44.图5为本技术实施例1的三维多孔材料用于过滤涂料废水的效果图。
具体实施方式
45.下面结合实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
46.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
47.需要说明的是，在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
48.实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
50.请参阅图1和图2，示出了本技术的一种三维多孔材料的制备方法，包括如下步骤：
51.s101：形成第一光子晶体模板，所述第一光子晶体模板由第一胶体粒子自组装形成。
52.在本步骤中，第一胶体粒子分散于分散液中形成第一胶体粒子分散液，将第一胶体粒子分散液施加到基板上，经自组装、固化获得胶体粒子有序排列的呈蛋白石结构的第一光子晶体模板。
53.其中，对分散液不进行具体限定，优选但不限于水、乙醇、无水乙醇、n,n-二甲基甲酰胺和n,n-二甲基乙酰胺中的至少一种。
54.所述的组装方法包括但不限于垂直沉积法、浸渍提拉法、双基片自组装法、加热水平自组装法、旋涂法、气相沉积法或电沉积法。
55.固化方法包括但不限于烘干和紫外光固化。
56.s102：将第二胶体粒子和聚合物在有机溶剂中混合形成铸膜液，将所述铸膜液施加到所述第一光子晶体模板上，并使所述聚合物填充到所述第一光子晶体模板的空隙。
57.在本步骤中，聚合物从第一光子晶体模板的上表面渗入并填充到第一胶体粒子之间的间隙中，通过固化或引发聚合在第一光子晶体模板中固定。其中填充可采用离心、电化学沉积、过滤等手段。
58.s103：使所述第二胶体粒子自组装形成层叠在所述第一光子晶体模板上的第二光子晶体模板；
59.在本步骤中，可通过诸如蒸发诱导第二胶体粒子自组装，形成层叠在所述第一光子晶体模板上的呈蛋白石结构的第二光子晶体模板，从而获得具有双膜层的多孔材料。
60.s104：去除所述第一胶体粒子和所述第二胶体粒子，得到所述三维多孔材料；
61.其中所述第一胶体粒子的粒径小于所述第二胶体粒子的粒径。
62.在本步骤中，第一胶体粒子和第二胶体粒子被去除后即获得具有三维有序孔道排列结构的多孔材料，该孔道结构是大面积周期排列的。其中，由于第一胶体粒子和第二胶体粒子的粒径彼此不同，使得所述三维多孔材料具有孔径梯度分布的双膜层，三维多孔材料的分离效率和耐污性由此提高。
63.可以看出，本技术上述制备方法不仅实现了对多孔材料微孔结构的精确调控，而且实现了具有多层次均孔层的分离膜的简单快捷制备。本技术的方法通过一次填充即实现了第一光子晶体模板和第二光子晶体模板的制备，相较于传统的第一光子晶体模板和第二光子晶体模板分步制备后再层叠，具有工艺简单、各膜层间结合紧密度高、多孔材料均一化程度高等优点。
64.可以理解的是，可参照本技术的上述方法制备层叠的第三光子晶体模板、第四光子晶体模板等，从而获得具有两层以上均孔层的分离膜。
65.进一步地，在本技术的一些实施例中，通过真空负压使所述聚合物填充到所述第一光子晶体模板的空隙；可选的，所述真空负压为0.03～0.06mpa。
66.在本实施例中，通过真空负压作用力驱使聚合物填充到第一光子晶体模板的孔隙，相较于传统的离心等方式填充效率明显提升，且不会对第一光子晶体模板的稳定性产生影响。真空负压过小，聚合物向第一光子晶体模板中的填充速率过慢，填充不完全，真空负压过大，可能会对第一光子晶体模板的结构产生影响。
67.进一步地，在本技术的一些实施例中，通过酸腐蚀或碱腐蚀的方法去除所述第一胶体粒子和所述第二胶体粒子；
68.可选的，采用强腐蚀性溶液去除所述第一胶体粒子和所述第二胶体粒子；
69.可选的，所述强腐蚀性溶液为hf溶液；
70.可选的，所述hf溶液的质量浓度为2～4％。
71.hf溶液具有极强的腐蚀性，能够将第一胶体粒子和第二胶体粒子刻蚀去除。
72.进一步地，在本技术的一些实施例中，将所述铸膜液施加到所述第一光子晶体模板上之前，还包括：
73.对所述第一光子晶体模板进行煅烧，所述煅烧的温度为500～800℃，时间为1～5h。
74.通过煅烧可提高第一光子晶体模板的结构稳定性，防止后续工艺对其有序排列结构的破坏。
75.进一步地，在本技术的一些实施例中，所述第一胶体粒子和所述第二胶体粒子各自独立地选自二氧化硅微球、二氧化锆微球、碳酸钙微球、硫化锌微球和硫化镉微球中的至少一种；
76.可选的，所述第一胶体粒子和所述第二胶体粒子均为二氧化硅微球，所述二氧化硅微球的粒径为220～320nm，单分散指数不超过0.08。
77.二氧化硅微球形状规则，粒度均一，且具有优越的稳定性，其在有机溶剂中不溶胀，可均匀分散在水及有机溶剂中。本技术采用二氧化硅微球作为模板粒子，可以制备孔径大小均一、孔单分散性高、孔分布有序的多孔材料。
78.进一步地，在本技术的一些实施例中，所述第一胶体粒子的质量浓度为0.1～5％，优选为0.5～3％，更优选为1％，其分散于选自水、乙醇、无水乙醇、n,n-二甲基甲酰胺和n,n-二甲基乙酰胺中的至少一种的分散剂中。
79.进一步地，在本技术的一些实施例中，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚醚砜、聚砜、聚偏氯乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚氨酯、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)中的至少一种；
80.可选的，所述铸膜液中聚合物的质量浓度为7～15％，聚合物浓度过低难以形成稳定的多孔膜，浓度过高会导致填充不均匀，亦无法形成均孔膜。
81.可选的，所述铸膜液中聚合物与第二胶体粒子的质量比为1:(1.5～2.5)。控制聚合物与第二胶体粒子的质量比为1:(1.5～2.5)所制得的多孔材料的孔分散性更高、孔分布更有序。
82.其中，有机溶剂为上述聚合物的良溶剂，良溶剂是指在不超过聚合物熔点的温度下能够溶解该聚合物的溶剂，其包括但不限于为n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)和四氢呋喃(thf)中的一种或多种。
83.在本技术的一些实施例中，所述铸膜液的制备方法如下：
84.通过超声震荡使第二胶体粒子均匀分散在有机溶剂中，得到第一混合物；
85.将第一混合液与聚合物混合，得到第二混合物；
86.将第二混合物于50～80℃下搅拌反应10～24h，得到所述铸膜液。
87.进一步地，在本技术的一些实施例中，所述三维多孔材料的制备方法具体包括如下步骤：
88.1)采用第一胶体粒子的分散液经自组装和固化形成第一光子晶体模板；
89.2)对所述第一光子晶体模板进行煅烧，所述煅烧的温度为500～800℃，时间为1～5h；
90.3)将第二胶体粒子和聚合物在有机溶剂中混合形成铸膜液，将所述铸膜液施加到所述第一光子晶体模板上，静置2～5h后，在真空烘箱中，采用0.03～0.06mpa真空负压使所述聚合物填充到所述第一光子晶体模板的空隙；
91.4)蒸发去除有机溶剂，使所述第二胶体粒子自组装形成层叠在所述第一光子晶体模板上的第二光子晶体模板；
92.5)将步骤4)所得产物于质量浓度为2～4％的hf溶液中浸泡8～12h，去除所述第一胶体粒子和所述第二胶体粒子后，经清洗和干燥得到所述三维多孔材料。
93.其中，步骤1)中采用烘箱进行烘干固化，温度为40～100℃，优选为50～80℃，更优选为60℃。
94.其中，步骤3)中烘箱的温度为60～90℃，优选为70℃。
95.基于同样的发明构思，本技术提出了一种三维多孔材料，其由如上所述的制备方法制备得到。
96.请参阅图3，所述三维多孔材料至少具有层叠设置的两个膜层，第一膜层和第二膜层，同一膜层的过滤微孔大小均匀且易调控，两个膜层之间的孔径大小具有梯度变化，使得该三维多孔材料具有较高的耐污性。
97.实施例1
98.采用如下步骤制备三维多孔材料：
99.(1)称取0.6g的单分散sio2胶体微球(粒径为260nm)，将其与59.4g乙醇混合，通过超声震荡均匀分散成质量分数为1％的第一胶体粒子分散液。
100.(2)将步骤(1)所得分散液置于烘箱中，采用垂直沉积法在玻璃片上制备第一光子晶体模板。
101.(3)将步骤(2)中所得第一光子晶体模板置于马弗炉中进行煅烧(600℃，3h)。
102.(4)铸膜液的配制：分别称取0.8g pvdf粉末(分子量为120w)、2g sio2胶体微球(粒径为300nm，单分散系数《0.08)、8g dmf；先通过超声震荡使sio2胶体微球均匀分散在dmf溶液中(记为第一混合物)；然后将pvdf粉末加入到第一混合物中，得到第二混合物；最后，将第二混合物置入50℃水浴锅中加热搅拌12h，使pvdf完全溶解在dmf中，得到均匀的铸膜液。
103.(5)取1ml步骤(4)所得的铸膜液，将其滴入到步骤(3)所得的第一光子晶体模板中，静置2h后，将其置入60℃真空烘箱。在负压为0.05mpa的条件下，使铸膜液完全渗入到第一光子晶体模板中，同时蒸发掉dmf并诱导单分散sio2胶体微球(粒径为300nm)在第一光子晶体模板上进行组装。溶剂完全蒸发后，得到含sio2胶体微球双组装层的复合材料。
104.(6)将步骤(5)所得的复合材料浸泡于4wt％氢氟酸中8h以充分去除sio2微球，清洗并干燥后得到具有双均孔层的三维多孔材料。
105.经观测，所得的三维多孔材料具有明显的双均孔层(图3和图4)，孔隙率高达80.8％，纯水通量为1137l m-2
h-1
。对于涂料废水中的碳黑颗粒截留率可达100％(图5)，经过3次涂料废水分离后，该三维多孔材料对碳黑颗粒的截留率仍可达100％，纯水通量恢复率高达96％，耐污性较高。
106.实施例2
107.采用如下步骤制备三维多孔材料：
108.(1)称取0.6g的单分散sio2胶体微球(粒径为220nm)，将其与59.4g乙醇混合，通过超声震荡均匀分散成质量分数为1％的第一胶体粒子分散液。
109.(2)将步骤(1)所得分散液置于烘箱中，采用垂直沉积法在玻璃片上制备第一光子晶体模板。
110.(3)将步骤(2)中所得第一光子晶体模板置于马弗炉中进行煅烧(500℃，5h)。
111.(4)铸膜液的配制：分别称取1.2g pan粉末(分子量为15w)、3g sio2胶体微球(粒径270nm左右，单分散系数《0.08)、9g dmf；先通过超声震荡使sio2胶体微球均匀分散在dmf溶液中(记为第一混合物)；然后将pan粉末加入到第一混合物中，得到第二混合物；最后，将第二混合物置入80℃水浴锅中加热搅拌12h，使pan完全溶解在dmf中，得到均匀的铸膜液。
112.(5)取1ml步骤(4)所得的铸膜液，将其滴入到步骤(3)所得的第一光子晶体模板中，静置2h后，将其置入70℃真空烘箱。在负压为0.03mpa的条件下，使铸膜液完全渗入到第一光子晶体模板中，同时蒸发掉dmf并诱导单分散sio2胶体微球(粒径为270nm)在第一光子晶体模板上进行组装。溶剂完全蒸发后，得到含sio2胶体微球双组装层的复合材料。
113.(6)将步骤(5)所得的复合材料浸泡于2wt％氢氟酸中8h以充分去除sio2微球，清洗并干燥后得到一种具有双均孔层的三维多孔材料。
114.经观测，所得的三维多孔材料具有明显的双均孔层，孔隙率高达87.3％，纯水通量为1143l m-2
h-1
。对于涂料废水中的碳黑颗粒截留率可达100％，经过3次涂料废水分离后，该三维多孔材料对碳黑颗粒的截留率仍可达100％，纯水通量恢复率高达97％，耐污性较高。
115.实施例3
116.采用如下步骤制备三维多孔材料：
117.(1)称取0.6g的单分散sio2胶体微球粉末(粒径为280nm)，将其与59.4g乙醇混合，通过超声震荡均匀分散成质量分数为1％的第一胶体粒子分散液。
118.(2)将步骤(1)所得分散液置于烘箱中，采用垂直沉积法在玻璃片上制备第一光子晶体模板。
119.(3)将步骤(2)中所得第一光子晶体模板置于马弗炉中进行煅烧(700℃，2h)。
120.(4)铸膜液的配制：分别称取0.8g pes粉末(聚合度为40w)、1.2g sio2胶体微球(粒径320nm左右，单分散系数《0.08)、8g dmac；先通过超声震荡使sio2胶体微球均匀分散在dmac溶液中(记为第一混合物)；然后将pes粉末加入到第一混合物中，得到第二混合物；最后，将第二混合物置入80℃水浴锅中加热搅拌24h，使pes完全溶解在dmac中，得到均匀的铸膜液。
121.(5)取1ml步骤(4)所得的铸膜液，将其滴入到步骤(3)所得的第一光子晶体模板中，静置2h后，将其置入90℃真空烘箱。在负压为0.06mpa的条件下，使铸膜液完全渗入到第一光子晶体模板中，同时蒸发掉dmac并诱导单分散sio2胶体微球(粒径为320nm)在第一光子晶体模板上进行组装。溶剂完全蒸发后，得到含sio2胶体微球双组装层的复合材料。
122.(6)将步骤(5)所得的复合材料浸泡于3wt％氢氟酸中10h以充分去除sio2微球，清洗并干燥后得到一种具有双均孔层的三维多孔材料。
123.经观测，所得的三维多孔材料具有明显的双均孔层，孔隙率高达80.2％，纯水通量为1124l m-2
h-1
。对于涂料废水中的碳黑颗粒截留率可达100％，经过3次涂料废水分离后，该三维多孔材料对碳黑颗粒的截留率仍可达100％，纯水通量恢复率高达93％，耐污性较高。
124.实施例4
125.采用如下步骤制备三维多孔材料：
126.(1)称取0.6g的单分散sio2胶体微球粉末(粒径为230nm)，将其与59.4g乙醇混合，通过超声震荡均匀分散成质量分数为1％的第一胶体粒子分散液。
127.(2)将步骤(1)所得分散液置于烘箱中，采用垂直沉积法在玻璃片上制备第一光子晶体模板。
128.(3)将步骤(2)中所得第一光子晶体模板置于马弗炉中进行煅烧(800℃，1h)。
129.(4)铸膜液的配制：分别称取1g psf粉末(分子量为8万)、1.6g sio2胶体微球(粒径280nm，单分散系数《0.08)、5g dmf；先通过超声震荡使sio2胶体微球均匀分散在dmf溶液中(记为第一混合物)；然后将psf粉末加入到第一混合物中，得到第二混合物；最后，将第二混合物置入60℃水浴锅中加热搅拌10h，使psf完全溶解在dmf中，得到均匀的铸膜液。
130.(5)取1ml步骤(4)所得的铸膜液，将其滴入到步骤(3)所得的第一光子晶体模板中，静置2h后，将其置入70℃真空烘箱。在负压为0.04mpa的条件下，使铸膜液完全渗入到第一光子晶体模板中，同时蒸发掉dmf并诱导单分散sio2胶体微球(粒径为280nm)在第一光子晶体模板上进行组装。溶剂完全蒸发后，得到含sio2胶体微球双组装层的复合材料。
131.(6)将步骤(5)所得的复合材料浸泡于3wt％氢氟酸中11h以充分去除sio2微球，清洗并干燥后得到一种具有双均孔层的三维多孔材料。
132.经观测，所得的三维多孔材料具有明显的双均孔层，孔隙率高达83.9％，纯水通量为1125l m-2
h-1
。对于涂料废水中的碳黑颗粒截留率可达100％，经过3次涂料废水分离后，该三维多孔材料对碳黑颗粒的截留率仍可达100％，纯水通量恢复率高达94％，耐污性较高。
133.实施例5
134.采用如下步骤制备三维多孔材料：
135.(1)称取0.6g的单分散sio2胶体微球粉末(粒径为250nm)，将其与59.4g乙醇混合，通过超声震荡均匀分散成质量分数为1％的第一胶体粒子分散液。
136.(2)将步骤(1)所得分散液置于烘箱中，采用垂直沉积法在玻璃片上制备第一光子晶体模板。
137.(3)将步骤(2)中所得第一光子晶体模板置于马弗炉中进行煅烧(600℃，3h)。
138.(4)铸膜液的配制：分别称取1g pvc粉末(分子量为6～7w)、2g sio2胶体微球(粒径290nm，单分散系数《0.08)、8g dmf/thf(dmf与thf的质量比为1:1)；先通过超声震荡使sio2胶体微球均匀分散在dmf/thf溶液中(记为第一混合物)；然后将pes粉末加入到第一混合物中，得到第二混合物；最后，将第二混合物置入50℃水浴锅中加热搅拌12h，使pvc完全溶解在dmf/thf中，得到均匀的铸膜液。
139.(5)取1ml步骤(4)所得的铸膜液，将其滴入到步骤(3)所得的第一光子晶体模板中，静置2h后，将其置入60℃真空烘箱。在负压为0.02mpa的条件下，使铸膜液完全渗入到第
一光子晶体模板中，同时蒸发掉dmf/thf并诱导单分散sio2胶体微球(粒径为290nm)在第一光子晶体模板上进行组装。溶剂完全蒸发后，得到含sio2胶体微球双组装层的复合材料。
140.(6)将步骤(5)所得的复合材料浸泡于4wt％氢氟酸中12h以充分去除sio2微球，清洗并干燥后得到一种具有双均孔层的三维多孔材料。
141.经观测，所得的三维多孔材料具有明显的双均孔层，孔隙率高达88.1％，纯水通量为1130l m-2
h-1
。对于涂料废水中的碳黑颗粒截留率可达100％，经过3次涂料废水分离后，该三维多孔材料对碳黑颗粒的截留率仍可达100％，纯水通量恢复率高达96％，耐污性较高。
142.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。