[发明专利]一种用于分子筛分的超薄氧化石墨烯薄膜的制备方法

说明书

本发明提供一种用于分子筛分的超薄氧化石墨烯薄膜的制备方法，所述氧化石墨烯薄膜通过电泳法制备获得。具体通过带电荷的氧化石墨烯前驱体在水溶液中定向移动，从而在导电膜载体表面聚集成膜，电泳结束后，将电泳形成的膜进行固化。相比于传统方法制备氧化石墨烯薄膜，电泳法能够高效快速地制备超薄氧化石墨烯薄膜，并且制备的氧化石墨烯薄膜的机械强度高，膜层厚度可以控制在20‑400nm。同时，电泳法制备氧化石墨烯薄膜的过程中，可以利用电泳过程中的电化学反应改变氧化石墨烯薄膜前驱体的理化特性，从而对氧化石墨烯薄膜中的过滤筛分孔道进行控制，以达到控制筛分体系的目的，利用该氧化石墨烯薄膜可以实现气体分离、液体分离及离子分离。

技术领域

本发明属于化工分离技术领域，特别是涉及一种用于分子筛分的超薄氧化石墨烯薄膜的制备方法。

背景技术

膜分离技术作为一种新兴崛起的分离技术，其相比于其他分离手段具有节能、环保、高效、分离过程无相变操作简单等诸多优势。正是应为膜分离技术的诸多优势，其已广泛的用于化学化工以及食品加工、冶金、水处理等诸多领域。

膜分离技术利用膜两侧某组分化学势差为驱动力，膜对进料液中不同组分亲和性和传质阻力的差异实现选择分离。膜分离方法分为微滤、超滤、反渗透、透析、电渗析和渗透汽化。分离原理分为筛分、电荷以及溶质与膜的亲和作用。膜材料依照其制备材料不同主要可分为高分子膜、无机膜和复合膜三种。

氧化石墨烯是一种单原子层构成的二维网络结构的柔性材料，它的主要化学组成主要是碳原子和极性含氧官能团组成，其具有更好的自主装性能，能够很好的在载体表面成膜。氧化石墨烯薄膜结构主要是由若干层单层原子层厚度的氧化石墨烯薄膜紧密的平行堆叠而成的层状结构。其过滤通道主要是氧化石墨烯薄膜中不规则的皱褶构成的半圆柱型孔道和石墨烯片层间的空隙。

传统的氧化石墨烯薄膜的制备方法主要有抽滤法、压滤法、自组装法、旋涂法以及浸涂法。但是这些方法受制于自身特点，均无法高效快速的制备超薄氧化石墨烯薄膜。同时，由于这些方法控制氧化石墨烯片层之间距离主要是通过氧化石墨烯本身官能数量或交联基团控制，所以无法做到层间距的精确控制。而本发明使用导电材料为载体，利用电泳法可以高效快速的制备超薄氧化石墨烯薄膜，并且精确控制氧化石墨烯片层间距。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于分子筛分的超薄氧化石墨烯薄膜的制备方法，用于解决现有技术中无法高效制备超薄氧化石墨烯薄膜的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于分子筛分的超薄氧化石墨烯薄膜的制备方法，所述氧化石墨烯薄膜通过电泳法制备获得。

优选地，所述电泳法制备获得超薄氧化石墨烯薄膜的步骤包括：

1)制备氧化石墨烯前驱体；

2)将所述石墨烯前驱体在水溶液中以不同浓度分散，获得氧化石墨烯胶体溶液；

3)将导电膜载体置于电泳槽的阳极上，并将配置好的所述氧化石墨烯胶体溶液加入所述电泳槽中，进行电泳过程；

4)电泳结束，取出导电膜载体并进行固化，在所述导电膜载体表面获得超薄氧化石墨烯薄膜。

优选地，所述步骤1)中通过氧化石墨烯和双活性分子化合物进行溶剂热反应制备氧化石墨烯前驱体。

优选地，所述步骤2)中，以水溶液的总体积为基准计，所述氧化石墨烯前驱体的添加量为0.5-3mg/mL。

优选地，所述步骤3)中的导电膜载体为多孔不锈钢管、多孔不锈钢膜片、多孔镍膜管、泡沫铜或泡沫镍等，但并不限于此。

优选地，所述电泳槽中的电极间距为2～50nm。

优选地，所述电泳槽为长方形电泳槽或者环形电泳槽。