[發明專利]一種石墨烯超濾膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201811111037.6
• 申請日: 2018-09-22
• 公開（公告）號: CN109277003B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 張國亮;徐澤海;周敏;張宇藩
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01D61/14
• 分類號: B01D61/14;B01D71/02;B01D69/10;B01D67/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;王兵

本發明提供了一種石墨烯超濾膜及其制備方法，所述的方法為：將氧化石墨烯在水中超聲分散得到氧化石墨烯分散液，然后向所述的氧化石墨烯分散液中加入50wt％水合肼和28wt％氨水，反應得到部分還原的氧化石墨烯溶液；將四水合硝酸鎘水溶液與六次甲基四胺水溶液置于高溫反應釜中反應得到氫氧化鎘納米線；將所得氫氧化鎘納米線分散在水中得到氫氧化鎘納米線溶液，與所得部分還原的氧化石墨烯溶液混合均勻得到反應混合液B，將所述的反應混合液B在聚合物多孔微濾膜上進行真空抽濾，得到石墨烯超濾膜。本發明制備的石墨烯超濾膜膜片層間形成線狀水流動通道，增大石墨烯膜的截留率，能夠對有機污染物有效截留并得到較高水通量。

(一)技術領域

本發明涉及為一種石墨烯超濾膜及其制備方法。

(二)技術背景

氧化石墨烯具有和石墨烯極其相近的層狀結構，同時表面富含大量如羥基、環氧基、羧基等活性基團。氧化石墨烯的超大比表面積及層狀結構決定了氧化石墨烯離子交換容量大，層狀結構表面富含的含氧基團決定了氧化石墨烯可均勻分散在水中，親水性分子和聚合物等可通過層間氫鍵、離子鍵和共價鍵等作用插入氧化石墨烯層間形成層間化合物，使其在分離材料領域具有很大的潛力和應用前景。但是純的氧化石墨烯膜具有分離效率低，耗能較高以及穩定性差的缺點，限制了其應用。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供了一種石墨烯超濾膜及其制備方法。

本發明的技術方案是：

一種石墨烯超濾膜，其特征在于：所述的石墨烯超濾膜具體按照如下步驟進行制備：

(1)氧化石墨烯的還原：將氧化石墨烯在水中超聲分散得到氧化石墨烯分散液，然后向所述的氧化石墨烯分散液中加入50wt％水合肼和28wt％氨水，在30～60℃溫度下反應2～4h得到部分還原的氧化石墨烯溶液；所述氧化石墨烯分散液濃度為0.1mg/ml～10mg/ml；所述水合肼、氨水、分散所述氧化石墨烯的水的體積比為1～2.4：2～4：100；

(2)氫氧化鎘納米線的制備：將四水合硝酸鎘溶于水中配成濃度為0.01～0.2mol/L的四水合硝酸鎘水溶液，將六次甲基四胺溶于水中配成濃度為0.01～0.2mol/L的六次甲基四胺水溶液，將所述的四水合硝酸鎘水溶液和六次甲基四胺水溶液置于高溫反應釜中，在100～200℃下反應5～48h，得到反應混合液A，經后處理得到氫氧化鎘納米線；所述的四水合硝酸鎘和六次甲基四胺的質量比為：1:0.45～44.44；

(3)超濾膜的制備：將步驟(2)所得氫氧化鎘納米線分散在水中得到濃度為0.01～0.1mg/ml的氫氧化鎘納米線溶液，與步驟(1)所得部分還原的氧化石墨烯溶液混合均勻得到反應混合液B，將所述的反應混合液B在聚合物多孔微濾膜上進行真空抽濾，得到石墨烯超濾膜；所述氫氧化鎘納米線溶液與所述部分還原的氧化石墨烯溶液的體積比為1～50:1。

進一步，步驟(1)中，所述的反應溫度優選為45℃，反應時間優選為3h。

進一步，步驟(1)中，所述水合肼、氨水、分散所述氧化石墨烯的水的體積比優選為1：3.5：100。

進一步，步驟(2)中，所述的反應溫度優選為105℃，反應時間優選為3h。

進一步，步驟(2)中，所述四水合硝酸鎘和六次甲基四胺的質量比優選為1：0.45。

進一步，步驟(2)中，所述反應混合液的后處理方法為：反應結束后，將所述的反應混合液A用水和乙醇分別洗滌2～4次，然后在室溫下干燥24h，得到氫氧化鎘納米線。

進一步，步驟(3)中，所述氫氧化鎘納米線溶液的濃度優選為0.05mg/ml。

進一步，步驟(3)中，所述聚合物多孔微濾膜優選為混合纖維素膜、尼龍膜或聚偏二氟乙烯微濾膜。