[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

本發明屬于多孔材料技術領域，具體涉及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，用模板劑和甲階酚醛樹脂制備介孔碳前驅體溶液，采用堵好孔的陽極氧化鋁膜作為基底，然后將制備好的介孔碳前驅體溶液旋涂到堵好孔的陽極氧化鋁膜上，使陽極氧化鋁膜上覆蓋一層介孔碳膜得到兩層結構的復合膜，然后經過蒸發誘導自組裝(EISA)、熱聚合及在惰性氛圍下的煅燒，用界面超組裝方法在AAO基底表面生長了一層介孔碳膜，得到了基于有序介孔碳的不對稱復合膜。該復合膜具有規整的通道結構，為離子傳輸提供了豐富的通道，具有良好的陽離子選擇性和滲透性，能夠捕獲滲透能將其轉化成電能。本發明方法簡單，原料易得，適于放大生產。

技術領域

本發明屬于多孔材料技術領域，具體涉及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。

背景技術

自20世紀以來，納米通道進入了科學界，便引起了科學家們的廣泛關注。納米通道/納米孔可以簡單的分為生物類和固態類，至于復合類則是指一些無機物多孔或者介孔材料與納米孔/通道的復合、嵌段共聚物與納米通道的復合等。而有序介孔碳作為近年來迅速發展起來的一類新型非硅基介孔材料，擁有大的比表面積和高的孔容，在儲氫、吸附、催化、分離、電化學和傳感器等領域都有著巨大的潛在應用前景。但是目前針對于構建納米通道的材料，都很難制備有序的孔結構。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供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。

本發明提供了一種基于有序介孔碳的不對稱復合膜，具有這樣的特征，包括：陽極氧化鋁膜層，作為基底；以及介孔碳層，覆蓋在陽極氧化鋁膜層的一面上，其中，介孔碳層具有孔徑為2nm-7nm的介孔通道，介孔碳層的比表面積為270m²/g-300m²/g，孔容為0.25cm³/g-0.5cm³/g。

本發明還提供了一種基于有序介孔碳的不對稱復合膜的超組裝制備方法，具有這樣的特征，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，將復合膜在室溫下蒸發誘導自組裝，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。

在本發明提供的基于有序介孔碳的不對稱復合膜的超組裝制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，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。