[發明專利]一種一鍋、原位法制備二元納米材料共摻雜混合基質膜的方法

有效

• 申請號: 201910329661.1
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110193289B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 吳禮光;劉子豪;董春穎;王挺
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/10;B01D71/44;B01D53/22
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 黃平英

本發明提供一種一鍋、原位法制備二元納米材料共摻雜混合基質膜的方法，包括如下步驟：(1)將可聚合的油相介質、可聚合的表面活性劑和水混合，構建反膠束微乳液；然后投加納米材料?Ⅰ，攪拌分散后再投加納米材料?Ⅱ的前驅體，攪拌，得包含有納米材料?Ⅰ、納米材料?Ⅱ的反膠束微乳液；(2)加入引發劑，進行原位聚合反應，得共摻雜聚合物乳膠；(3)調節粘度后靜置得制膜液；(4)將制膜液均勻涂覆在支撐膜上，經熱處理即得。本發明所述的“一鍋”、原位二元納米材料共摻雜混合基質膜制備方法簡便、經濟、環境友好。本發明所提供的混合基質膜由于納米材料?Ⅰ、納米材料?Ⅱ的協同作用，氣體分離性能、或滲透汽化性能顯著提高。

技術領域

本發明涉及膜分離技術領域，具體涉及“一鍋”、原位法制備二元納米材料共摻雜混合基質膜及應用。

背景技術

混合基質膜是將無機納米材料作為分散相摻雜到聚合物連續相中而制備的雜化膜，該膜結合了有機和無機材料各自的優異性能，且在傳統聚合物膜的基礎上通過調控無機納米材料結構和性質來強化混合基質膜的性能。目前混合基質膜的制備方法主要有物理共混法和原位聚合法，常用的無機納米材料有金屬納米粒子(包括金屬單質、金屬氧化物、金屬鹵化物、金屬硫化物等納米粒子)、低維碳納米材料(石墨烯、碳納米管)等。

中國申請專利CN201410301851.X公開了一種磺化聚醚醚酮-氨基酸修飾氧化石墨烯雜化膜，該雜化膜是由磺化聚醚醚酮與氨基酸修飾氧化石墨烯所構成。其制備過程包括：首先將石墨片氧化制備氧化石墨烯，然后將氧化石墨烯加入含有多巴胺的羥甲基氨基甲烷-HCl溶液中，經螯合反應得到多巴胺改性的氧化石墨烯；將多巴胺改性的氧化石墨烯加入半胱氨酸溶液中接枝反應得到氨基酸修飾氧化石墨烯；繼而將氨基酸修飾氧化石墨烯與磺化聚醚醚酮溶液共混得到鑄膜液，經制膜得到該雜化膜。該發明磺化聚醚醚酮/氨基酸修飾氧化石墨烯雜化膜用于CO₂/CH₄混合氣體的分離，具有較高的選擇性和滲透性。

中國申請專利CN201510726253.1公開了一種含三氟甲基聚酰亞胺/羧基多壁碳納米管氣體分離混合基質膜及其制備方法。該發明通過將含三氟甲基的聚酰亞胺加入羧基多壁碳納米管而形成混合基質膜，利用二者中極性基團的相互作用使碳納米管在混合基質膜中能夠均勻地分散，同時使兩相界面具有很好的粘合力，從而使混合基質膜的氣體滲透性和選擇性得到了提高。

中國申請專利CN201810589354.2公開了一種原位摻雜碳量子點的磺化聚醚醚酮混合基質膜及其制備方法和應用。以聚乙烯醇、聚醚醚酮為原料，加入到濃硫酸中，反應后，制得原位摻雜了碳量子點的磺化聚醚醚酮復合材料；將該復合材料溶解在去離子水中，配制成鑄膜液，通過涂覆法在微孔濾膜表面制備功能層，形成原位摻雜碳量子點的磺化聚醚醚酮混合基質膜。所制備的功能膜可應用于CO₂/N₂氣體分離，具有較高CO₂滲透性和分離因子。

中國申請專利CN201710326631.6公開了一種碳納米球-聚酰亞胺二元氣體分離混合基質膜及其制備方法，包括如下步驟：(1)在超聲作用下，將碳納米球均勻分散于N,N’-二甲基乙酰胺中，之后加入4,4’-二氨基二苯醚，待其完全溶解后緩慢加入3,3’,4,4’-聯苯四甲酸二酐，全部加入后封口攪拌至體系黏度達到100～300mPa·s，得到鑄膜液；(2)將鑄膜液在玻璃板上刮膜，將負載有膜片的玻璃板熱處理后冷卻至室溫，經脫膜處理后即得碳納米球-聚酰亞胺二元氣體分離混合基質膜。該發明得到具有優異分離性能穩定的碳納米球-聚酰亞胺二元氣體分離混合基質膜。

中國申請專利CN201710096026.4公開了一種基于摻雜納米Cu₂O的可見光催化中空纖維超濾膜及制備方法。將聚砜或聚醚砜、致孔劑、表面活性劑、摻雜納米Cu₂O和溶劑按照一定的順序加入到溶解罐中，攪拌至完全溶解，靜置脫泡，制成鑄膜液；采用傳統的干-濕法紡絲工藝制備可見光催化中空纖維超濾膜。該發明所制備超濾膜具有良好的抗污染性能和可見光催化性能。

發明內容