[发明专利]一种碳材料微珠/聚合物复合膜及其制备和应用

权利要求书

1.一种制备碳材料微珠/聚合物复合膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，以碳材料和造孔剂为原料，制备碳材料微珠；

步骤2，将碳材料微珠和聚合物溶液混合；

步骤3，使步骤2得到的混合溶液与亲水膜接触，经处理，制备复合膜；

所述碳材料微珠为多级孔结构；碳材料微珠为碳纳米管微珠或石墨烯微珠，所述碳材料微珠直径为100～400µm；

所述聚合物为聚丙烯酸或其衍生物，

所述碳材料微珠包含孔径为100～500nm和1～20µm的孔；

所述亲水膜为玻璃纤维膜、二氧化硅膜或棉质纤维膜；

所述造孔剂为聚苯乙烯球。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳材料微珠为碳纳米管微珠；

所述碳材料微珠直径为200~250µm；

所述碳材料微珠包含孔径为300~400nm和1~10µm的孔。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述聚合物为聚甲基丙烯酸。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，包括两个子步骤：

子步骤1-1，将碳材料和造孔剂超声分散均匀，并制备碳材料/造孔剂微珠；

子步骤1-2，将碳材料/造孔剂微珠煅烧，制得碳材料微珠。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

子步骤1-1中，

所述造孔剂直径为100-500nm的聚苯乙烯球，造孔剂的加入量为碳材料的1.5~6倍；

碳材料/造孔剂微珠通过微流控的方法进行制备，采用双通道注射泵上的注射器分别吸入碳材料/造孔剂混合溶液和连续相，通过剪切力制备微珠，混合溶液和连续相的体积比为1：（1~10）；

分别吸入碳材料/造孔剂混合溶液和连续相的注射器的推速比为0.5：（80~200）；

子步骤1-2中，

煅烧是在通入氮气的条件下进行的，煅烧时间为1~3小时；

煅烧温度为550~750℃；

升温速率为1~5℃/min。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

子步骤1-1中，所述造孔剂直径为200-400nm的聚苯乙烯球，造孔剂的加入量为碳材料的2.5~5倍；

子步骤1-2中，煅烧时间为2小时，煅烧温度为700℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，

进行负压浸泡，浸泡时间为1.5~4小时；

所述聚合物水溶液的浓度为2~6wt%；

碳材料微珠的重量与聚合物水溶液的体积比为（10~50）mg:（3~20）mL。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤2中，

浸泡时间为2.5小时；

所述聚合物水溶液的浓度为4wt%；

碳材料微珠的重量与聚合物水溶液的体积比为（20~40）mg:（5~15）mL。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，

将步骤2浸泡后的混合溶液倒在亲水膜上，使其进行接触，然后进行后处理，包括过滤、二级干燥，二级干燥为在50~70℃和100~150℃分别进行干燥。

10.一种根据权利要求1至9之一所述的方法制得的碳材料微珠/聚合物复合膜。