[發明專利]一種基于碳基材料的非飽和鹽溶液結晶的方法

在審

• 申請號: 201710822861.1
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN109481950A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 方海平;吳明紅;石國升;陳亮;梁珊珊;楊一舟
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所;上海大學
• 主分類號: B01D9/00
• 分類號: B01D9/00;B01D71/02;B01D67/00
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;袁紅

本發明公開了一種基于碳基材料的非飽和鹽溶液結晶的方法。該方法包括下述步驟：將碳基材料浸泡在鹽溶液中10～120min，至析出晶體即可；其中，所述鹽溶液為非飽和溶液，所述鹽溶液的摩爾濃度≥1mol/L。本發明的方法制備過程簡單，易于操作，實現了在常溫常壓非飽和溶液中制備晶體，開辟了遠低于飽和濃度條件下制備晶體的方法，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種基于碳基材料的非飽和鹽溶液結晶的方法。

背景技術

隨著全球急速增長的人口及工業化，淡水資源日益匱乏，而該緊迫的現狀有望以水的脫鹽凈化得到有效解決(Nature 452,2008,301～310)。

氧化石墨烯膜等碳基材料以其快速、精準的脫鹽特性，逐漸展現出新一代濾膜的潛力(Science 343,2014,752～754；Science 333,2011,712～717；Science 332,2011,674～676；Adv.Funct.Mater.23,2013,3693～3700；Chem.Soc.Rev.44,2015,5016～5030)。碳基材料作為濾膜至關重要的因素是水通道的形成及其通道內的水的快速滲透和鹽離子的截留。當水分子滲透進入水通道時，由于碳材料芳環表面的疏水作用，可以形成幾乎無摩擦的快速滲透水流，滲透速率比傳統濾膜高幾個數量級，達到高效過濾的目的(Adv.Mater.28,2016,2287～2310)。然而當氧化石墨烯膜在用于鹽溶液的滲透篩選之后，在膜內發現了高濃度的鹽溶液的殘留(Science 343,2014,752～754)，在碳基材料表面出現了高濃度的鹽離子的富集(Sci.Rep～Uk 3,2013,3436)。高濃度鹽富集在膜內水通道，有可能導致通道阻塞。

目前，在常溫常壓的條件下，遠低于飽和濃度的鹽溶液無法實現局部高濃度鹽富集以致析出晶體。這一問題亟待解決。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中在常溫常壓的條件下遠低于飽和濃度的鹽溶液無法析出結晶的缺陷，提供了一種基于碳基材料的非飽和鹽溶液結晶的方法。本發明的方法可使非飽和的鹽溶液在常溫常壓下析出結晶，達到水的脫鹽凈化的目的。

本發明通過下述技術方案解決上述技術問題。

本發明提供了一種基于碳基材料的非飽和鹽溶液結晶的方法，其包括下述步驟：

將碳基材料浸泡在鹽溶液中10～120min，至析出晶體即可；其中，所述鹽溶液為非飽和溶液，所述鹽溶液的摩爾濃度≥1mol/L。

本發明中，所述碳基材料較佳地為獨立支撐的氧化石墨烯薄膜、部分還原的氧化石墨烯膜、帶有濾膜支撐的氧化石墨烯膜或含芳環結構的碳基材料。

本發明中，所述碳基材料本領域公知可通過方法1滴涂法和/或方法2抽濾法制得，所述滴涂法為本領域常規的滴涂法，所述抽濾法為本領域常規的抽濾法。較佳地，所述獨立支撐的氧化石墨烯薄膜的制備方法較佳地采用滴涂法(方法1)，其包括以下步驟：將氧化石墨烯溶液滴涂于光滑疏水紙表面，干燥即得獨立支撐的氧化石墨烯膜。將上述獲得的獨立支撐的氧化石墨烯膜進行水熱反應，即得部分還原氧化石墨烯膜。

所述的帶有濾膜支撐的氧化石墨烯較佳地采用抽濾法(方法2)，其包括以下步驟：將氧化石墨烯溶液抽濾，濾膜干燥即得帶有濾膜支撐的氧化石墨烯膜；其中，所述抽濾為濾膜抽濾。將上述獲得的所述帶有濾膜支撐的氧化石墨烯膜進行水熱反應，即得部分還原氧化石墨烯膜。