[發明專利]氧化石墨烯-單寧酸二維膜的大規模制備方法及其用途

在審

• 申請號: 202110981595.3
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113663532A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 張瑞龍;戴江棟;葉健;王璐璐;周志平
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D69/10;C02F1/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于環境功能材料制備技術領域，提供了氧化石墨烯二維膜的大規模制備方法及其用途。首先配制GO?TA混合溶液，然后通過利用線棒涂布器在基膜上進行刮膜，實現大規模刮膜；最后，將刮好的膜浸在金屬離子溶液中，進行交聯配位，提高GO?TA二維膜的穩定性。并通過多種表征手段，揭示復合材料的形貌與水下疏油水性能，并進行研究其對水中污染物的納濾的性能。

技術領域

本發明屬于環境功能材料制備技術領域，涉及氧化石墨烯二維膜的大規模制備方法及其用途。

背景技術

石墨烯是一種具有sp2雜化的六邊形排列的二維材料，結合了許多杰出的物理特性，包括高柔韌性和強度、極高的導熱性和電子遷移率、透明性等。通過將石墨烯與其他納米材料或(大)分子結合形成雜化功能材料，可以進一步調整這種物理特性，通過設計，這種材料不僅可以顯示單個組件的特性，還可以表現出協同相互作用產生的新特性和增強特性的組件。石墨烯混合方法的實施還可以提高多種技術應用的性能。石墨烯膜由于其結構穩定，柔性高、導電性強、可調節層間距等優點，已在分子分離、離子分離和氣體分離等領域得到了廣泛的研究。目前，以氧化石墨烯(GO)為原料制備的二維膜在廢水回收、飲用水生產和有價值成分的凈化方面發揮了重要作用，同時在制藥、制造和采礦業等領域也逐漸開始研究。然而對于由于GO含有大量的含氧基團，易在水中分散，而嚴重影響了GO二維膜的耐用性。到目前為止，有很多方法用于穩定GO二維膜，例如將GO還原；利用金屬離子與GO交聯；有機小分子與GO接枝等方法。雖然這些方法可以提高GO二維膜的穩定性，但是也嚴重地影響了GO的分散性，從而難以實現GO二維膜的大規模制備。目前，GO二維膜主要通過抽濾方式制備，難以在工業生產過程中進行推廣。因此，發明大規模、快捷制備GO二維膜，提高制備材料的效率是有必要的。

發明內容

本發明的目的是提供氧化石墨烯-單寧酸二維膜的大規模制備，過程中利用原料的以下特點：(1)單寧酸的大量羥基能與GO發生氧化還原反應，提高GO穩定性；(2)金屬離子可以與GO發生交聯，提高GO在水中的穩定性；(3)利用單寧酸(TA)與金屬離子交聯配位作用，提高氧化石墨烯-單寧酸二維膜(記作：GO-TA二維膜)的穩定性。所制備的氧化石墨烯-單寧酸二維膜用于污水治理，是新型的、制備快捷的具有巨大應用前景的石墨烯膜材料。首先配制GO-TA混合溶液，然后通過利用線棒涂布器在基膜上進行刮膜，實現大規模刮膜；最后，將刮好的膜浸在金屬離子溶液中，進行交聯配位，提高GO-TA二維膜的穩定性。并通過多種表征手段，揭示復合材料的形貌與水下疏油水性能，并進行研究其對水中污染物的納濾的性能。

本發明采用的技術方案是：

氧化石墨烯-單寧酸二維膜的大規模制備方法，按照下述步驟進行：

步驟1、首先配制GO-TA混合溶液：

步驟2、通過線棒涂布器將GO-TA混合溶液均勻刮涂在基膜表面，實現大規模刮膜：

步驟3、將刮好的膜浸在金屬離子溶液中，進行交聯配位，即可得到氧化石墨烯-單寧酸二維膜，即GO-TA二維膜。

步驟1中，所述的配制GO-TA混合溶液的濃度中，GO濃度為0.2-10mg/mL，TA的濃度為0.02-50mg/mL。

步驟1中，所述的配制GO-TA混合溶液的濃度中，溶劑為水或者水和乙醇的混合溶液。

步驟2中，所述基膜為商業膜，包括聚偏氟乙烯膜，聚四氟乙烯膜、纖維素膜、聚酰胺膜，聚醚酮膜、聚砜膜或聚丙烯膜。

步驟2中，所用線棒涂布器的間隙為6-50μm。

步驟3中，所指的金屬離子包括Ag^I，Fe^III，Cr^III，Mg^II，Al^III，Co^II，Ni^II，Cu^II或Sr^II可溶性鹽中的一種或多種。