[发明专利]一种碳硅复合手性介孔异质结膜MCSC/AAO及其制备方法

说明书

本发明提供了一种碳硅复合手性介孔异质结膜MCSC/AAO及其制备方法，属于膜科学技术领域。碳硅复合手性介孔异质结膜MCSC/AAO包括：阳极氧化铝膜和覆盖在阳极氧化铝膜上的碳硅复合手性介孔薄膜层，其中，阳极氧化铝膜在水中荷正电荷，碳硅复合手性介孔薄膜层在水中荷负电荷。制备方法包括：将碳硅复合手性介孔纳米复合材料均匀分散在水溶液中，利用界面超组装将其与阳极氧化铝阵列在界面紧密结合，通过抽滤方式除去溶剂后干燥，得到具有可调孔径、可控厚度、表面典型增强、具有规整通道的碳硅复合手性介孔异质结膜MCSC/AAO。

技术领域

本发明属于膜科学技术领域，具体涉及一种碳硅复合手性介孔异质结膜MCSC/AAO及其制备方法。

背景技术

向自然学习是智能新材料和新体系发展的永恒主题，从生物离子通道中获得能量转换的启示(如电鳗放电)，在原理和结构上模仿生命体系中高效能量转化的这一方面，利用纳米技术、分子生物学、界面化学等综合研究方法，通过产能材料的设计和转换器件的组装，实现盐差能到电能的不同能量形式之间的转换，为面向未来的能源开发技术提供了新思路，新方法和新理论。然而，现阶段报道的纳米通道仍旧存在诸多问题，例如孔道结构规整度较低，孔径尺寸不易调节等，都会一定程度阻碍离子以及分子的传输。面对当前纳米通道膜材料领域存在的瓶颈，急需发展一种具有规整纳米孔道且厚度可调节的膜材料用于特定离子以及分子的快速选择性传输。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种碳硅复合手性介孔异质结膜MCSC/AAO及其制备方法。

本发明提供了一种碳硅复合手性介孔异质结膜MCSC/AAO，具有这样的特征，包括：阳极氧化铝膜和覆盖在阳极氧化铝膜上的碳硅复合手性介孔薄膜层，其中，阳极氧化铝膜在水中荷正电荷，碳硅复合手性介孔薄膜层在水中荷负电荷。

本发明还提供了一种碳硅复合手性介孔异质结膜MCSC/AAO中，具有这样的特征，包括以下步骤：将碳硅复合手性介孔纳米复合材料均匀分散在水溶液中，利用界面超组装将其与阳极氧化铝阵列在界面紧密结合，通过抽滤方式除去溶剂后干燥，得到碳硅复合手性介孔异质结膜MCSC/AAO。

在本发明提供的碳硅复合手性介孔异质结膜MCSC/AAO中，还可以具有这样的特征：其中，碳硅复合手性介孔纳米复合材料以鸟苷酸作为模板剂，采用水热法制备得到。

在本发明提供的碳硅复合手性介孔异质结膜MCSC/AAO中，还可以具有这样的特征：其中，碳硅复合手性介孔纳米复合材料的制备过程包括：将鸟苷酸、氯化钾，3-氨丙基三乙氧基硅烷、浓盐酸、正硅酸四乙酯以及可溶性酚醛树脂的混合溶液在水热反应釜中进行水热反应，然后在惰性气氛中焙烧后得到碳硅复合手性介孔纳米材料。

在本发明提供的碳硅复合手性介孔异质结膜MCSC/AAO中，还可以具有这样的特征：其中，碳硅复合手性介孔纳米材料的制备过程具体包括以下步骤：步骤1，将鸟苷酸和氯化钾同时分散或溶解在去离子水中，在搅拌条件下加入37％浓盐酸和3-氨丙基三乙氧基硅烷，继续搅拌，并滴加正硅酸四乙酯以及可溶性酚醛树脂，常温搅拌一段时间；步骤2，将步骤1得到的混合溶液移入水热反应釜，进行水热反应，然后进行抽滤、烘干，得到带有模版的手性碳硅复合材料；步骤3，将带有模版的手性碳硅复合材料加入浓盐酸与无水乙醇的混合溶液中加热，然后进行抽滤、烘干，得到去除模版的氨基修饰内表面的手性碳硅复合介孔材料；步骤4，将步骤3得到的手性碳硅复合介孔材料在惰性气体中焙烧，得到碳硅复合手性介孔纳米材料。

在本发明提供的碳硅复合手性介孔异质结膜MCSC/AAO中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，正硅酸四乙酯以及可溶性酚醛树脂的摩尔比为1:0.75，鸟苷酸和3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量体积比为(0.4-0.7)g:(0.70-1.00)ml，鸟苷酸与正硅酸四乙酯的质量体积比为(0.4-0.7)g:(0.79-1.12)ml，鸟苷酸与浓盐酸的质量体积比为(0.4-0.7)g:(0.12-0.26)ml。