[發明專利]多功能性的多孔高分子和金屬氧化物復合膜的制備方法

在審

• 申請號: 201710167146.9
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106943881A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 陳卓;劉香鈺
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/12;B01D71/26;B01D71/28;B01D71/34;B01D71/38;B01D71/48;B01D71/50;B01D71/68
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技術領域

本發明具體涉及一種多功能性的多孔高分子和金屬氧化物復合膜的制備方法，屬于高分子和無機復合領域。

背景技術

無機陶瓷膜是由無機金屬氧化物制備而成的具有高效功能性的薄膜材料。與其它膜材料相比,它具有一些獨特的物理化學性能、光電特性及催化活性，因此在污水處理、催化反應、光降解及電池能源等多個領域已經受到普遍關注。然而，這些無機薄膜材料脆性大，彈性小，給薄膜的成型加工及組件裝備帶來了一定困難。

有機膜是由聚合物或高分子復合材料制得的具有分離流體混合物功能的薄膜。有機膜的膜材料品種繁多，制作簡便，且柔韌性好，成膜性能優異。但是這些有機膜材料并不具備功能性，僅僅是具有微觀層面的濾膜效應。

用不同性能的無機和有機膜材料進行復合得到的無機-有機復合膜不但可以兼顧有機膜和無機膜各自的優點,彌補單一膜材料的缺陷,而且還可以形成不同性能和用途的新型復合膜，發展單一膜材料原先沒有的綜合性能,如物質分離、膜反應器、酶固定、電池隔膜、涂層材料、光電存儲介質等，擴大應用范圍,滿足特定的應用要求。其中，利用多孔高分子及雙通管狀無機膜材料制備的無機-有機復合膜綜合了高分子膜的柔韌性和金屬氧化物的多功能性，利用多孔結構實現了具有多功能性的濾膜效應。因此，開發多功能性的無機-有機多孔復合膜并拓展其應用領域具有重要的現實意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種具有多功能性的無機-有機復合膜。

為了解決上述問題，本發明公開了一種制備多功能性的多孔高分子和金屬氧化物復合膜的方法，包括：

將1-5g含氟化合物A加入到5-20ml溶劑B中，形成溶液C，室溫下攪拌1-5min；

將所述溶液C加入到300-600ml有機溶劑D中，形成溶液E，室溫下攪拌30-60min；

將清洗后的金屬片F用所述溶液E進行陽極氧化，設置電壓為40-100V，時間為5-15h，形成了一側表面長有金屬氧化物納米管陣列的單通模板G；

將所述模板G放入馬弗爐中，在300-600℃的溫度下熱處理1-5h，得到模板H；

對所述模板H未長有金屬氧化物納米管陣列的一面進行機械拋光和化學拋光，去除金屬基底及阻擋層，減薄至形成雙通的金屬氧化物薄膜I；

在所述薄膜I的單面或雙面采用制膜方法J復合多孔高分子膜K作為支撐，形成多功能性的多孔高分子和金屬氧化物復合膜。

優選地所述含氟化合物A為氟化鈉、氟化氫銨、氟化銨、氟化鉀、氟化鎂或氟化銅。

優選地所述溶劑B為乙醇、蒸餾水、丙酮或甲醇。

優選地所述有機溶劑D為乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、丙三醇或丁三醇。

優選地所述金屬片F為鋁基片、鉈基片、鈦基片或鎂基片。

優選地所述制膜方法J為熱致相分離(TIPS)法、高分子輔助倒相(PAPI)法、非溶劑致相分離(NIPS)法、冷凍法、靜電紡絲法或蒸發法致相分離(VIPS)法。

優選地所述多孔高分子膜K為聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜樹脂(PES)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚乙烯醇(PVA)。

與現有技術相比，本發明包括以下優點：

本發明提供了一種制備多功能性的多孔高分子和金屬氧化物復合膜的方法，包括將1-5g含氟化合物A加入到5-20ml溶劑B中，形成溶液C，室溫下攪拌1-5min；緊接著將所述溶液C加入到300-600ml有機溶劑D中，形成溶液E，室溫下攪拌30-60min，此時形成了金屬陽極氧化所需的電解液；接下來將清洗后的金屬片F用所述溶液E進行陽極氧化，設置電壓為40-100V，時間為5-15h，形成了一側表面長有金屬氧化物納米管陣列的單通模板G；將所述模板G放入馬弗爐中，在300-600℃的溫度下熱處理1-5h，得到模板H；對所述模板H未長有金屬氧化物納米管陣列的一面進行機械拋光和化學拋光，去除金屬基底及阻擋層，減薄至形成雙通的金屬氧化物薄膜I；在所述薄膜I的單面或雙面采用制膜方法J復合多孔高分子膜K作為支撐，形成多功能性的多孔高分子和金屬氧化物復合膜。通過本發明實施例，采用金屬陽極氧化法得到納米管結構的金屬氧化物薄膜，然后通過機械拋光和化學拋光得到雙通的納米管薄膜，最后在薄膜的單面或雙面復合多孔高分子膜作為支撐，得到多功能性的多孔高分子和金屬氧化物復合膜。