[發明專利]支撐在納米多孔石墨烯上的選擇性膜

在審

• 申請號: 201280077365.3
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN104812470A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: S·A·米勒;G·L·杜克森
• 申請（專利權）人: 英派爾科技開發有限公司
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 孟銳

背景技術

除非在此處進行說明，否則此處所描述的材料不是本申請權利要求的現有技術并且不因包含在該部分中而承認是現有技術。

通過用于氣體液體分離的膜的通量通常與膜厚度成反比。例如，將膜厚度減小十倍會使通量增大十倍。然而，膜可能需要足夠厚以具有足以耐受既定分離處理的跨膜壓力的機械強度。

一些常規的方法將薄的選擇性膜投拋到納米多孔支撐件之上，例如利用溶液涂漬法(solution?coating)。在平坦的、非多孔的襯底上，可以投拋不具有微孔的0.05至0.1微米厚的薄膜。然而，利用這種溶液涂漬法生產厚度為1微米以下的高品質復合膜的制造工藝會會是非常有挑戰性。支撐膜中表面孔的不完全覆蓋會導致形成缺陷，例如因為多孔膜中的毛細力會將涂漬溶液拉入大部分的支撐膜，破壞了涂層。而且，在多孔襯底上，選擇性涂層會滲透到孔中，填充孔且有效地增加分子所通過的密致材料的厚度。

本公開理解，在例如用于分離的多孔支撐件上制備薄膜會是復雜的任務。

概述

下面的概述僅為示例性的，不意在通過任何方式進行限制。除了上述示例性的方案、實施例和特征之外，通過參考附圖和下面的詳述另外的方案、實施例和特征將變得清晰。

本公開總體描述了支撐在納米多孔石墨烯上的復合選擇性膜以及用于制造支撐在納米多孔石墨烯上的復合選擇性膜的方法、裝置和計算機程序產品。

在各個示例中，描述了復合膜。復合膜可以包括具有第一面和第二面的納米多孔石墨烯層。在多個示例中，復合膜還可以包括配置為與納米多孔石墨烯層的第一面相接觸的第一選擇性膜。在一些示例中，復合膜可以進一步包括配置為與納米多孔石墨烯層的第二面相接觸的多孔支撐襯底。

在各個示例中，描述了制備復合膜的方法。該方法可以包括將第一選擇性膜沉積到納米多孔石墨烯層的第二表面上。在各個示例中，納米多孔石墨烯層的第一表面可以接觸無孔支撐襯底。示例的方法還可以包括：將納米多孔石墨烯層連同第一選擇性膜一起從無孔支撐襯底移除。示例的方法可以進一步包括：使納米多孔石墨烯層的第二表面與多孔支撐襯底相接觸以形成復合膜。

在各個示例中，描述了用于制造復合膜的系統。該系統可以包括如下中的一個或多個：化學氣相沉積室；化學氣相沉積源；加熱器；溫度傳感器；石墨烯納米穿孔裝置；聚合物膜操縱器；選擇性膜沉積裝置；多孔支撐源；以及控制器。在多個示例中，控制器可與化學氣相沉積室、化學氣相沉積源、加熱器、溫度傳感器、石墨烯納米穿孔裝置、聚合物膜操縱器、選擇性膜沉積裝置和多孔支撐源可操作地耦接。在一些示例中，控制器可由機器可執行指令來配置。還可以包括控制化學氣相沉積源、溫度傳感器和加熱器以利于在化學氣相沉積室將石墨烯沉積在無孔生長襯底上的指令。還可以包括控制石墨烯納米穿孔裝置以利于對無孔生長襯底上的石墨烯穿孔以形成納米多孔石墨烯層的指令。另外可以包括控制選擇性膜沉積裝置以利于將第一選擇性膜沉積到納米多孔石墨烯層的第一表面上的指令。可以包括控制聚合物膜操縱器以利于將納米多孔石墨烯層連同第一選擇性膜一起從無孔支撐襯底移除的指令。還可以包括控制多孔支撐源以利于提供多孔支撐襯底的指令。可以進一步包括控制聚合物膜操縱器以使納米多孔石墨烯層的第二表面與多孔支撐襯底的表面相接觸以利于形成復合膜的指令。

在各個示例中，描述了其中存儲有用于制造復合石墨烯膜的指令的計算機可讀存儲介質。可以包括控制樣本操縱器以利于將無孔支撐襯底定位在化學氣相沉積室中的指令。在多個示例中，納米多孔石墨烯層的第一表面可以接觸無孔支撐襯底。還可以包括控制選擇性膜沉積裝置以利于將第一選擇性膜沉積在納米多孔石墨烯層的第二表面上的指令。可以進一步包括控制聚合物膜操縱器和樣本操縱器以利于將納米多孔石墨烯層連同第一選擇性膜一起從無孔支撐襯底移除的指令。還可以包括控制聚合物膜操縱器和樣本操縱器以利于使納米多孔石墨烯層的第二表面與多孔支撐襯底接觸以形成復合膜的指令。

附圖說明

通過下面結合附圖給出的詳細說明和隨附的權利要求，本公開的前述特征以及其它特征將變得更加清晰。應理解的是，這些附圖僅描繪了依照本公開的多個實施例，因此，不應視為對本發明范圍的限制，將通過利用附圖結合附加的具體描述和細節對本公開進行說明，在附圖中：

圖1是表征示例的復合膜的概念側視圖；

圖2是表征構造所描述的復合膜的技術的示例的概念工藝圖；

圖3是表征可在形成所描述的復合膜的各種示例方法中使用的示例的操作的流程圖；