一种纳米粒子插层氧化石墨烯薄膜及制备方法与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107720886A(43)申请公布日2018.02.23(21)申请号201710964971.1(22)申请日2017.10.17(71)申请人山东大学地址250061山东省济南市经十路17923号(72)发明人慈立杰陈龙(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人王志坤(51)Int.Cl.C02F1/44(2006.01)C01B32/198(2017.01)权利要求书1页说明书7页附图4页(54)发明名称一种纳米粒子插层氧化石墨烯薄膜及制备方法与应用(57)摘要本发明公开了一种纳米粒子插层氧化石墨烯薄膜及制备方法与应用，该薄膜为氧化石墨烯静电喷涂到微孔滤膜上堆叠而成，所述氧化石墨烯片层之间插入纳米粒子，所述纳米粒子的粒径为10～40nm，所述纳米粒子为亲水性纳米粒子。其制备方法为将氧化石墨烯与纳米粒子加入至溶剂中分散均匀获得混合溶液，通过静电喷涂将混合溶液喷涂至微孔滤膜上即可获得纳米粒子插层氧化石墨烯薄膜。该纳米粒子插层氧化石墨烯薄膜能有效增加氧化石墨烯片层间距，提高纯水通量，同时对有机染料保持较高截留率。CN107720886ACN107720886A权利要求书1/1页1.一种纳米粒子插层氧化石墨烯薄膜，其特征是，氧化石墨烯静电喷涂到微孔滤膜上堆叠而成，在氧化石墨烯片层之间插入纳米粒子，所述纳米粒子的粒径为10～40nm，所述纳米粒子为亲水性纳米粒子。2.如权利要求1所述的纳米粒子插层氧化石墨烯薄膜，其特征是，氧化石墨烯与纳米粒子的质量比为10:3～5。3.如权利要求1所述的纳米粒子插层氧化石墨烯薄膜，其特征是，所述微孔滤膜的微孔孔径为0.1～0.5μm。4.一种权利要求1～3任一所述的纳米粒子插层氧化石墨烯薄膜的制备方法，其特征是，将氧化石墨烯与纳米粒子加入至溶剂中分散均匀获得混合溶液，通过静电喷涂将混合溶液喷涂至微孔滤膜上即可获得纳米粒子插层氧化石墨烯薄膜。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征是，先制备氧化石墨烯溶液，再将纳米粒子加入至氧化石墨烯溶液中混合均匀后得到混合溶液；优选的，将氧化石墨烯加入至溶剂中，依次采用细胞粉碎仪处理、超声处理、搅拌获得分散均匀的氧化石墨烯溶液。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征是，所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的浓度为2～8mg/mL。7.如权利要求5所述的制备方法，其特征是，将纳米粒子加入氧化石墨烯溶液中进行超声处理。8.如权利要求4所述的制备方法，其特征是，所述静电喷涂的条件为：电压为10～35KV，相对湿度为20～50％，温度为15～30℃，推进速度为0.05～0.3mL/min，接收距离为15～20cm，纺丝针头为9号，使用滚筒接收，滚筒转速为100～400r/min，静电喷涂时间为60～120min。9.如权利要求4所述的制备方法，其特征是，将得到的纳米粒子插层氧化石墨烯薄膜进行干燥；优选的，所述干燥温度为40～60℃。10.一种权利要求1～3任一所述的纳米粒子插层氧化石墨烯薄膜在污水处理、脱盐中的应用。2CN107720886A说明书1/7页一种纳米粒子插层氧化石墨烯薄膜及制备方法与应用技术领域[0001]本发明涉及膜的制备技术领域，具体涉及一种纳米粒子插层氧化石墨烯薄膜及制备方法与应用。背景技术[0002]有机染料在印染工业，造纸等化工行业大量应用，而未经处理的有机染料排入江河湖泊会造成严重的水体污染。这些有机染料具有较强的化学稳定性，有毒性，会造成严重的生态失衡，对人畜的健康造成严重的威胁。因此，这些有机染料在排放之前需要有效的去除。综合现在常用的处理方法，膜分离技术因其分离效率高，成本低，环境友好等优点成为最常用的一种方法，因此，制备一种水通量高，截留率高，化学和机械稳定性好的膜材料成为一个研究热点。[0003]作为石墨烯的衍生物，氧化石墨烯(GO)具有机械性能好，丰富的含氧官能团和超薄的二维片层结构等优点，在制备膜材料领域引起了巨大的关注。同时，氧化石墨烯可以通过改进的Hummers法实现大规模批量化制备，在水和一些有机溶剂中的分散性较好，可以通过一系列的液相成型技术获得氧化石墨烯过滤膜。常用的氧化石墨烯薄膜的制备方法有旋涂法和抽滤法。Nair及其合作者使用旋涂法制备了氧化石墨烯膜并且研究了其对气体和液体的透过性能，研究结果表明氧化石墨烯过滤膜仅让水蒸汽通过，而阻隔任何气体和液体。Gao课题组通过真空抽滤法制备了氧化石墨烯纳滤膜，探究了不同厚度氧化石墨烯薄膜对纯水通量和不同有机染料和金属离子截留率的影响，研究了其对有机染料和金属盐离子的截留机制。然而，上述制备氧化石墨烯薄膜的方法存在一些问题，比如制备过程较长，效率低，能耗大，制备的薄膜厚度较低，和不适合工业