本發(fā)明屬于復(fù)合膜制備領(lǐng)域，具體涉及到一種go/有機硅復(fù)合納濾膜的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、石墨烯(graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成的六角形呈蜂巢晶格的二維碳納米材料，具有獨特的單原子厚度，表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和電學(xué)性能。二維材料由于具有可調(diào)節(jié)的亞納米級傳輸通道，是理想的膜分離制備材料。氧化石墨烯(go)作為一種典型的二維材料，可以通過簡單有序的堆疊，制備出具有高通量的疊層膜。但是go膜在液體分離過程中穩(wěn)定性和機械性能較差，所以提高go膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是亟待解決的問題。例如，中國專利cn112774463a公開了一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的氧化石墨烯分離膜及其制備方法，利用氧化石墨烯的親水性和獨特的片層結(jié)構(gòu)與籠型倍半硅氧烷粒子進行層層自組裝提高go膜的穩(wěn)定性。

2、超聲霧化熱噴涂是近些年來發(fā)展起來的新技術(shù)，并且在導(dǎo)電薄膜制備方面取得了相當大的進展，大量國內(nèi)外文獻作了多方面的報道。不同于流延法等傳統(tǒng)工藝，該技術(shù)設(shè)備操作簡單，無須真空條件，能大面積沉積薄膜，并可在立體表面沉積，沉積速率高，易實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)，而且能獲得高質(zhì)量的薄膜，其表面均勻且更易精確地控制膜層的厚度。

3、目前，還沒有將氧化石墨烯通過超聲霧化熱噴涂技術(shù)用于制作高質(zhì)量的薄膜的報道。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述和/或現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了本發(fā)明。

3、因此，本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種go/有機硅復(fù)合納濾膜的制備方法。

4、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種go/有機硅復(fù)合納濾膜的制備方法，包括，

5、將氧化石墨烯go加入四氫呋喃溶劑中進行溶劑置換，制得四氫呋喃溶液；

6、將氧化石墨烯go納米片與有機硅前驅(qū)體加入四氫呋喃溶液中，加入鹽酸作為催化劑，對混合溶劑進行攪拌，反應(yīng)結(jié)束后，采用乙醇溶劑對混合溶液進行離心置換，得到預(yù)交聯(lián)溶膠；

7、將預(yù)交聯(lián)溶膠、有機硅前驅(qū)體、水和鹽酸進行水解-縮合反應(yīng)，制得橋聯(lián)有機硅溶膠；

8、將橋聯(lián)有機硅溶膠通過超聲熱噴涂，均勻噴涂到預(yù)熱的陶瓷撐體上，經(jīng)熱處理制得go/有機硅復(fù)合納濾膜。

9、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述go納米片單層率大于99.5％，徑向尺寸5～8μm，所述四氫呋喃溶液的濃度為0.5～0.8mg/ml。

10、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述硅源前驅(qū)體包括3-氨丙基三乙氧基硅烷aptse，其中預(yù)交聯(lián)溶膠與有機硅前驅(qū)體的比例為1g：1～2g。

11、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述預(yù)交聯(lián)溶膠，其中，go納米片、有機硅前驅(qū)體、四氫呋喃溶液和催化劑的比例為1g：1～2g：15～18g：0.2g。

12、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述催化劑為37wt％鹽酸，制備預(yù)交聯(lián)溶膠的反應(yīng)溫度為70～80℃，反應(yīng)時間為7～8h；所述離心置換，其中，離心轉(zhuǎn)速為8000～12000r/min，離心時間為20～30min，置換次數(shù)為3～5次。

13、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述水解-縮合反應(yīng)，其中，有機硅前驅(qū)體、水、鹽酸的摩爾比為1:60～90:0.1～0.2，反應(yīng)溫度為40～60℃，反應(yīng)時間為2～4h。

14、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述將橋聯(lián)有機硅溶膠通過超聲熱噴涂，其中，所述超聲設(shè)備的進料溶液濃度為0.5～2wt％，超聲功率為0.5～3hz，進液流速為0.1～2ml/min，氣載壓力為0.01～0.05mpa，單道噴涂步距為1～5mm，噴頭與撐體的距離為2～4cm；

15、所述預(yù)熱的go膜表面溫度為30～50℃，噴涂有效面積為10×10cm，單次噴涂時間在1～2min，共噴涂2次。

16、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述陶瓷撐體為γ-al2o3陶瓷撐體，孔徑為100～200nm；所述后處理是將氧化石墨烯/橋聯(lián)有機硅雜化納濾膜在80～120℃條件下處理15～30min。

17、本發(fā)明的再一個目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種go/有機硅復(fù)合納濾膜的制備方法制得的go/有機硅復(fù)合納濾膜。

18、本發(fā)明的另一個目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種go/有機硅復(fù)合納濾膜在染料/水分離中的應(yīng)用，其中，所述染料包括羅丹明b。

19、本發(fā)明有益效果：

20、(1)本發(fā)明制備的go/有機硅膜應(yīng)用與染料/水分離體系(100ppm羅丹明b)，先通過go和有機硅前驅(qū)體進行“預(yù)交聯(lián)”形成溶膠，再通過酸催化制備交聯(lián)溶膠，以提升制備的有機硅雜化膜穩(wěn)定性，協(xié)同氧化石墨烯的親水性和橋聯(lián)有機硅網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的篩分性能以提升雜化膜的分離性能。

21、(2)本發(fā)明采用超聲霧化噴涂法在氧化鋁撐體上制備了go/有機硅雜化納濾膜，溶膠均勻分散在撐體上，溶劑快速揮發(fā)，形成厚度均一、表面光滑的膜層，后處理后形成穩(wěn)定的分離層。

技術(shù)特征：

1.一種go/有機硅復(fù)合納濾膜的制備方法，其特征在于：包括，

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述go納米片單層率大于99.5％，徑向尺寸5～8μm，所述四氫呋喃溶液的濃度為0.5～0.8mg/ml。

3.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：所述硅源前驅(qū)體包括3-氨丙基三乙氧基硅烷aptse，其中預(yù)交聯(lián)溶膠與有機硅前驅(qū)體的比例為1g：1～2g。

4.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：所述預(yù)交聯(lián)溶膠，其中，go納米片、有機硅前驅(qū)體、四氫呋喃溶液和催化劑的比例為1g：1～2g：15～18g：0.2g。

5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述催化劑為37wt％鹽酸，制備預(yù)交聯(lián)溶膠的反應(yīng)溫度為70～80℃，反應(yīng)時間為7～8h；所述離心置換，其中，離心轉(zhuǎn)速為8000～12000r/min，離心時間為20～30min，置換次數(shù)為3～5次。

6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述水解-縮合反應(yīng)，其中，有機硅前驅(qū)體、水、鹽酸的摩爾比為1:60～90:0.1～0.2，反應(yīng)溫度為40～60℃，反應(yīng)時間為2～4h。

7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述將橋聯(lián)有機硅溶膠通過超聲熱噴涂，其中，所述超聲設(shè)備的進料溶液濃度為0.5～2wt％，超聲功率為0.5～3hz，進液流速為0.1～2ml/min，氣載壓力為0.01～0.05mpa，單道噴涂步距為1～5mm，噴頭與撐體的距離為2～4cm；

8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述陶瓷撐體為γ-al2o3陶瓷撐體，孔徑為100～200nm；所述后處理是將氧化石墨烯/橋聯(lián)有機硅雜化納濾膜在80～120℃條件下處理15～30min。

9.權(quán)利要求1～8中任一所述的制備方法制得的go/有機硅復(fù)合納濾膜。

10.如權(quán)利要求9所述的go/有機硅復(fù)合納濾膜在染料/水分離中的應(yīng)用，其特征在于：所述染料包括羅丹明b。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種GO/有機硅復(fù)合納濾膜的制備方法及其應(yīng)用，包括，將“預(yù)交聯(lián)”溶膠和有機硅前驅(qū)體進行水解?縮合反應(yīng)制得混合溶膠；將有機硅溶膠通過超聲熱噴涂技術(shù)均勻噴涂到預(yù)熱的陶瓷撐體上，經(jīng)后處理制得氧化石墨烯/橋聯(lián)有機硅納濾膜。本發(fā)明制得的氧化石墨烯/橋聯(lián)有機硅納濾膜在染料分離應(yīng)用中表現(xiàn)出較好的水滲透率(≥7.2L/(m<supgt;2</supgt;h?bar)和染料截留率(≥99.1％)。

技術(shù)研發(fā)人員：徐榮,季濤,鐘璟,劉公平,郭猛,潘陽,任秀秀
受保護的技術(shù)使用者：常州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21