[发明专利]一种抗污染自清洁型GO/ZnO-PVDF薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗污染自清洁型GO/ZnO‑PVDF薄膜的制备方法。该方法包括将氧化石墨烯纳米片层固体粉末加入去离子水中，超声后形成均一的氧化石墨烯分散溶液；将氧化锌纳米线加入氧化石墨烯分散液后再进行超声处理，使纳米材料完全分散并均匀地与GO纳米片层混合；利用真空抽滤装置，以PVDF滤膜为基底膜层，将纳米材料悬浮液抽滤于膜片上，真空干燥得到GO/ZnO‑PVDF薄膜。本发明制备的GO/ZnO‑PVDF薄膜具有高效的自清洁性能，能够在紫外光的照射下快速地降解表面油类污染物，并且操作简单，易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，尤其是涉及一种自清洁型PVDF膜的制备方法。

背景技术

近年来，文献报道金属氧化物纳米材料具有极强的光化学特性，其光催化性质能用于有机物的降解。在紫外光的刺激下，纳米材料价带上的电子吸收足量的光能被激发到导带上去，从而产生空穴-电子对。受光激发而产生的带正电的空穴电子和自由移动的电子分别与空气或水中的氧反应，产生氧化性极强的活性氧。在活性氧的氧化作用下，有机物的分子结构被破坏，从而得到降解。

Zhang等通过惰性溶剂诱导的相转化法成功制备出超疏水/超亲油性的聚偏氟乙烯膜材料。该聚偏氟乙烯薄膜表现出超疏水性和超亲油性。Ruoff等用化学氧化法研制出无支撑的纸状氧化石墨烯薄膜，并成功运用于选择性分离。自此，氧化石墨烯纳米片层材料被运用于开拓各类新型膜材料，包括氧化石墨烯与有机膜掺杂的杂化膜和以氧化石墨烯为基体的自组装膜。

ZnO纳米材料具有良好的光学特性，是一种优良的新型宽禁带II～VI族化合物半导体材料，禁带宽度为3.3eV左右。当受到紫外光的照射时，ZnO价带上的电子吸收紫外线的能量而激发到导带上去，同时产生空穴-电子对。产生的带正电的空穴电子和自由移动的电子分别与空气或水中的氧反应，产生氧化性极强的活性氧。在活性氧的氧化作用下，油酸的分子结构就被断键破坏，从而得到降解。并且，氧化石墨烯与ZnO纳米线的接触能使导带电子从ZnO传递到氧化石墨烯纳米片层，减少了电子重新结合的效率，这一阻隔作用能有效提高ZnO的光催化效率。

江雷小组发现ZnO纳米棒本身表现出超疏水/超亲油特性，但用紫外光照射后，ZnO纳米棒表面的水接触角由161°降低为0°，样品表面表现出超亲水特性，并且当把样品在黑暗中放置一段时间后，样品又恢复超疏水性。这一特性对于制备具有良好油水分离性能的薄膜具有十分重要的意义，但是目前国内还基本没有利用ZnO的这一特性来制备抗油污染的自清洁薄膜的案例。

CN102814124A提供了金属氢氧化物纳米线和氧化石墨烯制备氧化石墨烯基多孔薄膜的方法及应用，该方法同样采用了真空抽滤的方法将氧化石墨烯和金属氢氧化物纳米线的混合悬浮液固定在聚碳酸酯多孔膜上，但是该发明制备的多孔膜没有自清洁能力。

CN106563362A提供了一种低氧化程度石墨烯-氧化锌纳米复合膜的制备方法及其用途，该方法需要制备低氧化程度的石墨烯，制备方法较复杂，且其是处理染料废水，对水通量的要求不高，所制备的膜也没有自清洁能力。

CN107715700A提供了一种高盐废水处理用耐腐抗污膜及其制备方法和应用，该方法的原理是将PVDF聚合物和粘土矿物与大洋结核矿物混合并经多巴胺改性得到的无机纳米粒子结合，直接刮膜获得高盐废水耐用抗污膜。这种制备方法利用粘土矿物，成本较低，但是需要自己刮膜，操作复杂，而且制备的薄膜无自清洁能力。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种抗污染自清洁型GO/ZnO-PVDF薄膜及其制备方法。本制备方法过程简单易操作，绿色环保，所制备的油水分离膜具有抗污染、自清洁等特性。

本发明的技术方案如下：

一种抗污染自清洁型GO/ZnO-PVDF薄膜，以PVDF滤膜为基底膜层，在基底膜层上覆盖氧化石墨烯即GO纳米片与ZnO纳米线的混合物。