[發明專利]一種功能化二氧化錳納米線膜的制備方法

有效

• 申請號: 201310069197.X
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN103112899A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 葉飛;藍邦;孫明;余林;林婷;程高
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C01G45/02
• 分類號: C01G45/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及一種功能化二氧化錳納米線膜的制備方法，屬于功能材料技術領域。

背景技術

二氧化錳（MnO₂）是一種廉價的過渡金屬材料，因其具有優良的分子吸附性、陽離子交換性、氧化還原性和電磁性而廣泛用于吸附、分離、催化和電化學等領域。目前使用的宏觀MnO₂材料主要是粉末的形態，其它具有多維結構的MnO₂材料如膜、柱體、序列等的應用還比較少。荷蘭《應用表面科學》（Applied?Surface?Science，2004年236卷217頁）報道了采用懸浮粒子燒結法制備的γ-MnO₂納米分子篩膜，該膜具有良好的H₂/Ar分離性能和較高的催化環己烷氧化脫氫的活性。英國《化學通訊》（Chemical?Communications,?2012年48期5925頁）報道了采用水熱法制備具有三維結構的α-MnO₂圓柱體，對染料（如甲基紫）和重金屬有毒離子（如Pb²⁺、Ba²⁺和Ag⁺）有很好的選擇性吸附能力，顯示出宏觀多維結構MnO₂材料的廣泛應用前景。由于MnO₂表面裸露有大量的氧原子，容易吸附水形成氫鍵，所以MnO₂表現出親水性。《科學報道》（Scientific?Reports，2012年2期612頁）利用這一特性，制備了親水性的MnO₂納米線膜，可以實現非極性溶劑和水乳化液的高效分離，并且吸附乙醇水溶液后，MnO₂納米線膜變成親油性，可允許非極性溶劑通過，但是沒有提供吸附非極性溶劑的相關數據。要使MnO₂變成疏水性，就要對其進行表面處理，目前疏水性表面一般可通過兩種方法來實現。一種是在表面上構建粗糙結構，所用方法有等離子體刻蝕、陽極氧化法、相分離法、模板法、電化學沉積法、結晶控制法等；另一種是在表面上修飾低表面能物質，常用的低表面能物質有烷基硅烷、氟聚合物、蠟等。《自然技術》（Nature?Technology，2008年3卷332頁）利用蒸汽沉積法在親水性MnO₂納米線膜表面沉積了一層聚二甲基硅烷，使其變成疏水性，從而可以選擇性吸附大量的非極性溶劑，并且聚二甲基硅烷可以被加熱至390℃除去，使MnO₂納米線膜恢復親水性。通過蒸氣沉積和加熱可以實現MnO₂納米線膜疏水性/親水性的可逆轉換。但是，蒸汽沉積法工藝復雜，技術要求高，而且疏水/親水轉換時需要高溫，阻礙了該制備方法的工業化應用。因此，發明一種制備方法簡單、應用性較強、可簡單實現疏水/親水可逆轉換的MnO₂納米線膜是非常必要的。

發明內容

???????本發明的目的在于提供一種疏水/親水可逆轉換的功能化二氧化錳納米線膜的制備方法，本發明制備的功能化二氧化錳納米線膜可通過簡單的添加溶劑和干燥來實現疏水/親水性能的可逆轉換。

本發明提供的一種功能化二氧化錳納米線膜的制備方法，包括以下步驟：將二氧化錳納米線超聲分散在溶劑中，然后加入添加劑硅烷進行加熱回流反應，得到功能化二氧化錳納米線分散液；然后將所述的功能化二氧化錳納米線分散液進行成膜處理，即得到功能化二氧化錳納米線膜。

本發明所用的二氧化錳納米線由水熱法制備，晶形為α-MnO₂，長度超過100um，直徑為50nm。

本發明所用的溶劑為甲醇、乙醇、丙酮、甲苯或二甲苯。

本發明所用的添加劑硅烷為正辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正癸基三甲氧基硅烷、正癸基三乙氧基硅烷或十六烷基三甲基硅烷。

所述的二氧化錳納米線與添加劑硅烷的質量比為0.5~2：1，加熱回流反應溫度為50~110℃，反應時間為2~10?h。

本發明所述的成膜處理為將分散液抽濾或涂覆在支撐材料上干燥。

本發明的有益效果是：