[发明专利]一种聚多巴胺/二氧化锰复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚多巴胺/二氧化锰复合膜及其制备方法，属于聚合物改性领域。首先制备聚多巴胺表面涂覆的聚偏氟乙烯改性膜，然后浸入高锰酸钾和硫酸混合溶液中，利用二者之间的氧化还原反应在膜表面原位生成二氧化锰纳米颗粒，得到一种聚多巴胺/二氧化锰复合膜。本发明材料绿色环保，工艺简单，易于操作，对设备要求低，易于工业化实施，制备的一种聚多巴胺/二氧化锰复合膜具有良好的亲水和染料降解性能。

技术领域

本发明属于聚合物改性领域，具体涉及一种聚多巴胺/二氧化锰复合膜的制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯（PVDF）膜的亲水及功能化改性方法很多，表面复合改性是其中很重要的一种方法。目前表面复合改性主要分为两类：一类是将表面涂覆改性，另一类是对表面接枝改性。相对于表面接枝改性，表面涂覆改性操作简单，无需特殊设备，应用趋势明显。但也存在涂覆用改性剂种类较少等问题。目前，有机-无机复合膜因在表面引入亲水性环保无机纳米颗粒，改善了膜的亲水性和增加了膜的应用功能，得到越来越多的重视。研究发现，聚多巴胺不仅对膜有良好的黏附性能，而且结构中含有丰富的羟基基团，可以很好的改善膜的亲水性能。另外，有研究发现在酸性环境下，聚多巴胺对高锰酸钾有还原作用，生成亲水性和具有催化性能的二氧化锰纳米颗粒。基于此，本发明首先制备聚多巴胺表面涂覆的聚偏氟乙烯改性膜，然后浸入高锰酸钾和硫酸混合溶液中，利用二者之间的氧化还原反应在膜表面原位生成二氧化锰纳米颗粒得到一种聚多巴胺/二氧化锰复合膜。这是一种非常简单的改性方法，无需昂贵的仪器，不仅增加了无机纳米颗粒固载分散性，而且对环境没有污染。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种聚多巴胺/二氧化锰复合膜及其制备方法，本发明的制备工艺简单，易于操作，对设备要求低，易于工业化实施，制备的一种聚多巴胺/二氧化锰复合膜具有良好的亲水和染料降解性能，且对人体没有伤害。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚多巴胺/二氧化锰复合膜的制备方法：首先制备聚多巴胺表面涂覆的聚偏氟乙烯改性膜，然后浸入高锰酸钾和硫酸混合溶液中，利用二者之间的氧化还原反应在膜表面原位生成二氧化锰纳米颗粒得到一种聚多巴胺/二氧化锰复合膜。

更具体的，一种聚多巴胺/二氧化锰复合膜的制备方法，包括以下步骤：

1）聚多巴胺表面涂覆的聚偏氟乙烯改性膜的制备：

将多巴胺盐酸盐，放入10 mM的Tris溶液中，定容至200-400 mL，得混合溶液；将商业聚偏氟乙烯微滤膜浸入混合溶液中，室温搅拌24 h，水洗，放置真空干燥箱中30-40℃干燥，得聚多巴胺表面涂覆的聚偏氟乙烯改性膜，备用；

2）聚多巴胺/二氧化锰复合膜的制备

将步骤1）制得的聚偏氟乙烯改性膜浸入高锰酸钾溶液和H2SO4溶液的混合溶液中，常温震荡2-5分钟，取出水洗，50℃干燥，得聚多巴胺/二氧化锰复合膜。

步骤1）所述的混合溶液中，多巴胺盐酸盐的初始浓度为2-10mg/L。

步骤2）所述的高锰酸钾溶液的浓度为0.6-1.0 mM。

步骤2）所述的H2SO4溶液为1-1.5 M。

步骤2) 所述的高锰酸钾溶液和H2SO4溶液的体积比为20:1-100:1。

一种如上所述的制备方法制得的聚多巴胺/二氧化锰复合膜。

本发明的有益效果在于：

本发明创新性地利用聚多巴胺在膜表面原位还原固载二氧化锰纳米颗粒，该方法制备的聚多巴胺/二氧化锰复合膜及其制备方法具有以下优点：制备的膜具有良好的亲水抗污染性能；工艺简单，易于操作；对设备要求低，易于工业化实施；膜的染料降解性能优良；增加无机纳米颗粒的均匀分散性；对自然环境没有污染。