[發明專利]一種功能化的氧化石墨烯/細菌纖維素/碳納米管復合膜制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201710059832.4
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106920700A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 鄭直;周旭峰;劉兆平
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01G11/32
• 分類號: H01G11/32;H01G11/36;H01G11/26;H01G11/86
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種功能化的氧化石墨烯/細菌纖維素/碳納米管復合膜的制備方法，包括以下步驟：A)將表面功能化的細菌纖維素溶液與碳納米管混合，得到第一混合溶液；B)將所述第一混合溶液與功能化的氧化石墨烯溶液混合超聲后真空抽濾，得到功能化的氧化石墨烯/細菌纖維素/碳納米管復合膜，得到的復合膜用作分離膜時能同時具有高通量高穩定性以及高分離效率。此外，將復合膜用氫碘酸或水合肼處理后，復合膜可以用作超級電容器電極材料。

技術領域

本發明屬于石墨烯技術領域，具體涉及一種功能化的氧化石墨烯/細菌纖維素/碳納米管復合膜及其制備方法及其應用。

背景技術

石墨烯是由碳原子以sp²雜化軌道組成二維周期蜂窩點陣結構的平面薄膜，因其單原子厚度和幾乎無摩擦的表面因而被認為是一種理想化的成膜基元體。其片層表面的π軌道上的離域電子云能夠阻擋所有分子通過芳環中心的孔道，在分離時可以作為阻擋氣體或者液體的介質。在石墨烯片層上制造孔洞，即可實現不同尺寸的分子的分離。

通過真空抽濾方法由氧化石墨烯溶液來構筑的氧化石墨烯分離膜是一種可大規模制備的方法。其過濾通道主要為相鄰氧化石墨烯片層之間的空隙以及分離膜中無規則的褶皺結構形成的半圓形孔道。但是，真空抽濾會使氧化石墨烯片層致密堆疊，微米厚度的分離膜通量極低，納米厚度的分離膜無法脫離基底膜的支撐而存在使其應用范圍受阻。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種功能化的氧化石墨烯/細菌纖維素/碳納米管復合膜及其制備方法，本發明提供的復合膜具有高通量高穩定性和高分離效率。此外，將復合膜用氫碘酸或水合肼處理后，復合膜可以用作超級電容器材料。

本發明提供了一種功能化的氧化石墨烯/細菌纖維素/碳納米管復合膜的制備方法，包括以下步驟：

A)將表面功能化的細菌纖維素溶液與碳納米管混合，得到第一混合溶液；

B)將所述第一混合溶液與功能化的氧化石墨烯溶液混合超聲后真空抽濾，得到功能化的氧化石墨烯/細菌纖維素/碳納米管復合膜。

優選的，所述表面功能化的細菌纖維素按照如下方法進行制備：

將表面功能化試劑的溶液加至細菌纖維素溶液中，充分攪拌得到表面功能化的細菌纖維素溶液；

所述表面功能化試劑選自陽離子表面活性劑，所述陽離子表面活性劑優選為聚二烯丙基二甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨和聚丙烯酰胺中的一種或多種；

所述細菌纖維素溶液是將細菌纖維素均勻分散在酰胺類溶劑中；

所述表面功能化試劑的溶液的濃度為0.01～1.0mg/mL；

所述細菌纖維素溶液的濃度為0.5～2mg/mL。

優選的，所述碳納米管為酸化后的碳納米管。

優選的，功能化的氧化石墨烯溶液按照如下方法進行制備：

將多巴胺的緩沖溶液與氧化石墨烯溶液混合，進行反應，得到功能化的氧化石墨烯溶液；

所述緩沖溶液為Tris-HCl緩沖溶液；

所述多巴胺的緩沖溶液中多巴胺的濃度為5～50mg/mL；

所述氧化石墨烯溶液的濃度為0.02～0.2mg/mL；

所述反應的溫度40～80℃，所述反應的時間為12～36小時。