[發明專利]一種MXene-納米纖維復合膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110377127.5
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113198332A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 王海輝;肖丹;丁力;趙子顥
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D67/00;B01D61/00;C02F1/44;C08J9/36
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發明公開了一種MXene?納米纖維復合膜及其制備方法和應用。本發明的MXene?納米纖維復合膜的組成包括層疊貼合的多孔基膜和MXene?納米纖維層，MXene?納米纖維層的組成包括MXene納米片和納米纖維。本發明的MXene?納米纖維復合膜的制備方法包括以下步驟：1)制備納米纖維溶膠；2)制備MXene液晶相；3)制備MXene?納米纖維混合溶膠；4)將MXene?納米纖維混合溶膠刮涂在多孔基膜上，干燥。本發明的MXene?納米纖維復合膜具有超高的水通量和有機溶劑通量、較高的選擇性、良好的機械性能和穩定性、高的可重復利用次數，且制備方法簡單、能耗低、成本低、適用性廣。

技術領域

本發明涉及水處理技術領域，具體涉及一種MXene-納米纖維復合膜及其制備方法和應用。

背景技術

隨著工業和城市的迅速發展，全球用水量逐年增長，水污染現象也有所增加，淡水資源的稀缺已成為一個嚴峻的問題。膜分離技術在過去幾十年中已經成為一項能夠應對環境和能源挑戰的技術，而膜材料是膜分離技術的核心。

納濾膜分離技術具有耗能低、安全性高、占地面積小、清潔高效等優點，近幾十年來受到了各國的高度重視。納濾膜材料的選擇和設計應該與其應用體系和分離機理相結合，合格的納濾膜材料應該具備以下特點：成膜性良好、膜分離性能優異、耐污性和抗菌性好、機械和化學穩定性好。

有機納濾膜是常見的納濾膜材料，應用廣泛，但普遍存在以下幾點問題：1)在有機溶劑中的化學穩定性較差；2)較低的通量，難以有效提高溶劑處理過程的效率；3)難以克服trade-off效應(通量-選擇性不可兼得)。綜上可知，現有的有機納濾膜存在的這些問題嚴重阻礙了其進一步應用。

因此，有必要開發一種孔隙率高、具有連續均勻的納米級通道、化學和機械結構穩定性良好的分離膜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種MXene-納米纖維復合膜及其制備方法和應用。

本發明所采取的技術方案是：

一種MXene-納米纖維復合膜，其組成包括層疊貼合的多孔基膜和MXene-納米纖維層，MXene-納米纖維層的組成包括MXene納米片和納米纖維。

優選的，所述多孔基膜為尼龍有機濾膜、混合纖維素酯膜、聚丙烯膜、聚醚砜膜中的一種。

進一步優選的，所述多孔基膜為尼龍有機濾膜。

優選的，所述多孔基膜的孔徑為100nm～500nm。

優選的，所述MXene納米片、納米纖維的質量比為1:0.01～1:500。

進一步優選的，所述MXene納米片、納米纖維的質量比為1:50～1:300。

優選的，所述MXene納米片為Ti₃C₂-MXene納米片、Ti₂C-MXene納米片、Ti₄N₃-MXene納米片、Ta₄C₃-MXene納米片中的至少一種。

進一步優選的，所述MXene納米片為Ti₃C₂T_x-MXene納米片。

優選的，所述MXene納米片的橫向尺寸為1μm～10μm。

優選的，所述納米纖維為芳綸纖維、蠶絲纖維、納米纖維素、棉花纖維中的至少一種。

優選的，所述納米纖維的長度為1μm～500μm，直徑為1nm～100nm。

上述MXene-納米纖維復合膜的制備方法包括以下步驟：