[發明專利]一種基于有序介孔碳的不對稱復合膜、超組裝制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202010639838.0
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111729517A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 孔彪;彭德寧;謝磊;曾潔;劉占杰;陳海濤
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/12;B01D71/02;B01D71/44;H02N3/00
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 王偉珍

1.一種基于有序介孔碳的不對稱復合膜，其特征在于，包括：

陽極氧化鋁膜層，作為基底；以及

介孔碳層，覆蓋在所述陽極氧化鋁膜層的一面上，

其中，所述介孔碳層具有孔徑為2nm-7nm的介孔通道，所述介孔碳層的比表面積為270m²/g-300m²/g，孔容為0.25cm³/g-0.3cm³/g。

2.一種基于有序介孔碳的不對稱復合膜的超組裝制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，將模板劑溶解到易揮發的有機溶劑中，充分攪拌后得到模板劑溶液，將resol碳源加入到所述模板劑溶液中，繼續攪拌得到介孔碳前驅體溶液；

步驟2，以3000r/min～3500r/min的轉速，將所述介孔碳前驅體溶液旋涂到堵好孔的陽極氧化鋁膜的一面上，得到復合膜；

步驟3，將所述復合膜在35℃～45℃進行蒸發誘導自組裝，之后在100℃～150℃下進行熱聚合；

步驟4，將經過熱聚合的所述復合膜在惰性氣體氛圍下，以90cm³/min的流速在400℃～500℃下煅燒5h～7h，得到基于有序介孔碳的不對稱復合膜，

其中，所述基于有序介孔碳的不對稱復合膜為權利要求1所述的基于有序介孔碳的不對稱復合膜。

3.根據權利要求2所述的基于有序介孔碳的不對稱復合膜的超組裝制備方法，其特征在于：

其中，所述模板劑為雙親性三嵌段共聚物，該雙親性三嵌段共聚物為F127(EO₁₀₆-PO₇₀-EO₁₀₆)、P65(EO₂₀-PO₃₀-EO₂₀)、P85(EO₂₆-PO₃₉-EO₂₀)、P123(EO₂₀-PO₇₀-EO₂₀)、F108(EO₁₃₂-PO₅₀-EO₁₃₂)、F68(EO₁₃₂-PO₃₀-EO₁₃₂)、F98(EO₁₃₂-PO₄₅EO₁₃₂)、F88(EO₁₃₂-PO₄₀-EO₁₃₂)或F87(EO₁₀₆-PO₄₀-EO₁₀₆)中的任意一種。

4.根據權利要求2所述的基于有序介孔碳的不對稱復合膜的超組裝制備方法，其特征在于：

其中，所述有機溶劑為四氫呋喃、二氧六環、乙醇、丙酮、二氯甲烷、氯仿或己烷中的任意一種或幾種。

5.根據權利要求2所述的基于有序介孔碳的不對稱復合膜的超組裝制備方法，其特征在于：

其中，所述陽極氧化鋁膜的堵孔方法為：以3000r/min～3500r/min的轉速，將5wt％～20wt％的聚甲基丙烯酸甲酯丙酮溶液旋涂在所述陽極氧化鋁膜的表面，室溫干燥1h-2h后在180℃～200℃的烘箱中加熱5h～6h，得到堵好孔的所述陽極氧化鋁膜。

6.根據權利要求2所述的基于有序介孔碳的不對稱復合膜的超組裝制備方法，其特征在于：

其中，所述resol碳源的制備方法為：將0.61g苯酚加熱至熔融狀態，在攪拌的條件下在所述苯酚中加入0.13g的加入20wt％的氫氧化鈉水溶液，充分攪拌后于50℃以下逐滴加入1.05g福爾馬林(37wt％甲醛)，然后在75℃下攪拌反應后冷卻至室溫，然后用酸調節溶液pH值呈中性，最后真空蒸發除去水，得到resol前驅體。

7.根據權利要求6所述的基于有序介孔碳的不對稱復合膜的超組裝制備方法，其特征在于：

其中，所述酸為鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸、氫碘酸、氫溴酸或氫氟酸中的任意一種或幾種。

8.一種鹽差能轉化設備，其特征在于，包括：

兩種濃度的電解液、電流收集件以及轉換膜，

其中，所述轉換膜為權利要求1-7中任一項所述的基于有序介孔碳的不對稱復合膜，所述基于有序介孔碳的不對稱復合膜將兩種濃度的所述電解液分隔開，使得不同數目的陰陽離子通過遷移將滲透能轉換為電能，

所述電流收集件的負極位于濃度較低的所述電解液中，所述電流收集件的正極位于濃度較高的所述電解液中，

所述陽極氧化鋁膜層的一側為濃度較低的所述電解液，所述介孔碳層的一側為濃度較高的所述電解液。