[发明专利]一种金属/碳纳米管复合滤膜、制作方法及应用

权利要求书

1.一种金属/碳纳米管复合滤膜，其特征在于，所述滤膜结构包括过滤吸附层和拉曼散射增强层，所述过滤吸附层为由功能化的碳纳米管形成的碳纳米管网，所述拉曼散射增强层为在碳纳米管网上修饰沉积的金属纳米颗粒层。

2.一种金属/碳纳米管复合滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、水溶性碳纳米管的制备：

将碳纳米管加入到硫酸和硝酸混合液中进行处理，得到水溶性碳纳米管，随后采用截留分子量为3500~14000的透析袋对水溶性碳纳米管进行pH中性处理，然后使用超声波细胞破碎仪冰浴，1小时重新分散，离心分离，得到尺寸在1~1.5um 的碳纳米管；

S2、金核银壳纳米粒子的制备：

先制备金纳米粒子作为前驱种子和内核层，再在金纳米粒子外层包裹一层银纳米粒子作为壳层，得到金核银壳纳米粒子溶液；

S3、正电性的碳纳米管的制备：

将S1中制备的碳纳米管加入到聚乙烯亚胺溶液或聚丙烯胺盐酸盐溶液中，超声1~2小时后离心清洗，去除上清中残留的聚乙烯亚胺溶液或聚丙烯胺盐酸盐，得到的沉淀为正电性的碳纳米管；

S4、负电性的碳纳米管的制备：

将S3中制备的正电性的碳纳米管，加入到聚丙烯酸或聚苯乙烯磺酸钠溶液中，超声1~2小时后离心清洗，去除上清中残留的聚丙烯酸或聚苯乙烯磺酸钠，得到的沉淀为负电性的碳纳米管；

S5、金核银壳纳米粒子/碳纳米管复合物的制备：

将S3中制备的正电性的碳纳米管与S2中制备的金核银壳纳米粒子溶液混合，超声15~25分钟后离心清洗，去除上清中没有修饰到碳纳米管表面的金核银壳纳米粒子，得到的沉淀即金核银壳纳米粒子修饰的碳纳米管；

S6、金属/碳纳米管复合滤膜的制备：

将S4中制备的负电性碳纳米管与水混合形成负电性碳纳米管溶液，将S3中制备的正电性碳纳米管与水混合形成正电性碳纳米管溶液，将S5中制备的金核银壳纳米粒子/碳纳米管复合物与水混合形成金核银壳纳米粒子/碳纳米管复合物溶液，将上述三种溶液依次滴加到装有纤维滤膜的抽滤瓶中抽滤，形成网状结构，最后剥离纤维滤膜，得到金属/碳纳米管复合滤膜。

3.根据权利要求2所述的金属/碳纳米管复合滤膜的制备方法，其特征在于，S1中，所述水溶性碳纳米管的制备，具体为：将碳纳米管加入到硫酸和硝酸混合液中，恒温水浴，超声波清洗处理12小时，然后加入去离子水进行搅拌稀释，静止12~24 h后，去除溶液上清残留较小尺寸的碳纳米管和石墨碎片，并重新加入去离子水，然后加入到装有纤维滤膜的抽滤瓶中过滤；将过滤在纤维滤膜上的水溶性碳纳米管重新分散到去离子水中，加入到截留分子量为3500~14000的透析袋中，并将透析袋放入去离子水中搅拌透析，直至透析袋外的去离子水pH值为7；然后将透析袋中的水溶性碳纳米管溶液放置到超声波细胞破碎仪中冰浴，1小时后重新分散，最后进行离心分离，去除上清中尺寸较小的碳纳米管，得到尺寸在1~1.5um 的碳纳米管。

4.根据权利要求2所述的金属/碳纳米管复合滤膜的制备方法，其特征在于，S3中，水溶性碳纳米管与聚乙烯亚胺溶液或聚丙烯胺盐酸盐溶液以质量体积比1mg:5mL~1mg:10mL混合；所述聚乙烯亚胺溶液或聚丙烯胺盐酸盐溶液的质量体积浓度为0.5~1mg/mL。

5.根据权利要求2所述的金属/碳纳米管复合滤膜的制备方法，其特征在于，S4中，正电性的碳纳米管与聚丙烯酸或聚苯乙烯磺酸钠溶液以质量体积比1mg:5mL~1mg:10mL混合；所述聚丙烯酸或聚苯乙烯磺酸钠溶液的质量体积浓度为0.5~1mg/mL。

6.根据权利要求2所述的金属/碳纳米管复合滤膜的制备方法，其特征在于，S2中，以金纳米粒子为种子，柠檬酸三钠原位还原法制备金核银壳纳米粒子，具体方法为：取尺寸为15~18纳米的金纳米粒子溶液，按照体积比1：15加入1%的柠檬酸三钠加热搅拌至沸腾，然后按照体积比1：10~40逐滴加入10~20 毫摩尔/升的硝酸银溶液搅拌加热至沸腾，保持沸腾1小时后冷却至常温，得到金核银核纳米粒子溶液。