[发明专利]一种明胶薄膜和明胶单壁碳纳米管复合薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜的制备方法，尤其涉及一种明胶薄膜和明胶单壁碳纳米管复合薄膜的制备方法。

技术背景

随着近年来在大规模生产纳米纤维方面的提高，纳米纤维膜广泛应用于过滤，医学领域，化学生物保护等方面。例如，朱怀勇课题组通过铸造工艺制备了高通量的TiO₂和Al₂O₃ 纳米纤维薄膜，这种薄膜能截留小于12nm大小的纳米颗粒。张析旺及其合作者通过过滤和热压的方法制备了多功能的超细TiO₂纳米线过滤膜，这种膜孔径大小约为20nm左右。目前，我们通过真空过滤法过滤长度为几十微米的金属氢氧化物纳米线获得了孔径大小为10nm，厚度大约为2-3nm的超细纳米纤维膜。在上述纳米纤维膜的表面上额外覆盖上一层聚合物阻挡层能进一步减少孔径的大小。例如，有人通过铸造或界面聚合法将胶联的聚乙烯醇水凝胶或者聚酰胺聚乙二醇共聚物阻挡层覆盖在静电纺丝聚合物支架上获得了复合物薄膜。这种复合物薄膜具有比传统的薄膜更高的通量。明胶作为一种价格低廉、含量丰富的纤维蛋白，被广泛用于药物传输、电致变色器件以及新型的分离膜。而且，由于明胶蛋白分子具有20nm的回转半径，所以它能均匀地沉积在孔径大小为20 nm的纳米纤维层上，从而获得明胶薄膜。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种明胶薄膜和明胶单壁碳纳米管复合薄膜的制备方法。

明胶薄膜和明胶单壁碳纳米管复合薄膜的制备方法的步骤如下：

1)相同体积的4mM 硝酸铜水溶液与1.4mM 乙醇胺水溶液在磁力搅拌下混合，放置2-3天，生成Cu(OH)₂纳米线溶液，将10mlCu(OH)₂纳米线溶液过滤到孔径大小为200nm的聚碳酸酯薄膜基底上形成120nm厚的亲水性的介孔膜；

2）从质量分数为0.1%的明胶溶液中取25-100μl稀释在3ml去离子水中，稀释后的明胶溶液过滤到120nm厚的亲水性的介孔膜上，用3ml，质量分数为2.5%的戊二醛溶液胶联2-3小时，得到明胶Cu(OH)₂纳米线复合薄膜，并用pH=2的稀盐酸去除Cu(OH)₂纳米线得到明胶薄膜；

3）80℃下，将单壁碳纳米管在浓度为6M的硝酸溶液中加热反应20-24小时，用去离子水洗涤2-3次直到pH值达到6.5，得到水溶性的单壁碳纳米管，并加水稀释至浓度为0.1 mg/mL的溶液，取3ml稀释后的溶液过滤到孔径大小为200nm的聚碳酸酯薄膜基底上形成单壁碳纳米管介孔膜；

4) 从质量分数为0.1%的明胶溶液中取25-100μl稀释在3ml去离子水中，稀释后的明胶溶液过滤到单壁碳纳米管介孔膜上，用3ml，质量分数为2.5%的戊二醛溶液胶联2-3小时，得到明胶单壁碳纳米管复合薄膜。

本发明获得的两种类型的薄膜可用于快速分离水溶液中的小分子。在相同的截留率下，明胶薄膜和明胶单壁碳纳米管复合薄膜的水通量有比市面上所销售的薄膜的水通量高出1到2个数量级之多,而且明胶单壁碳纳米管薄膜在压强达18bar的情况下还具有优异的分离性能，明胶薄膜和明胶单壁碳纳米管复合薄膜是相当稳定的，在水溶液中保存1年之多后分离性能没有太大的变化。

附图说明

图1a）是氢氧化铜纳米线的表面SEM图；

图1b）是单壁碳纳米管的表面SEM图；

图2a）是明胶薄膜的断面SEM图；

图2b）是明胶薄膜的表面SEM图；

图3a）是明胶单壁碳纳米管复合薄膜的断面SEM图；

图3b）是明胶单壁碳纳米管复合薄膜的表面SEM图。

具体实施方式

以下结合实例进一步说明本发明。

实施例1

1)相同体积的4mM 硝酸铜水溶液与1.4mM 乙醇胺水溶液在磁力搅拌下混合，放置2天，生成Cu(OH)₂纳米线溶液，将10mlCu(OH)₂纳米线溶液过滤到孔径大小为200nm的聚碳酸酯薄膜基底上形成120nm厚的亲水性的介孔膜；