[发明专利]一种氧化石墨烯膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于水净化技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯膜及其制备方法和应用。本发明提供的氧化石墨烯膜的厚度为t，制备所述氧化石墨烯膜用氧化石墨烯的片径为d，t×(d+2)2000；所述d和t独立的为纳米级。本发明通过限定氧化石墨烯膜厚度和氧化石墨烯片径的关系，减少了待过滤液体在氧化石墨烯膜中的路径，从而降低了过滤阻力，进而减少了能耗。由实施例结果可知，本发明提供的氧化石墨烯膜的过滤压力为0.1～0.8MPa。

技术领域

本发明属于水净化技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯膜及其制备方法和应用。

背景技术

石墨烯由于具有优异的电学性能、热学性能、力学性能等，而越来越受到科学界乃至产业界的重视。而其衍生物氧化石墨烯由于具有丰富的官能团，良好的分散性，因此非常便于成膜。另外，氧化石墨烯膜具有合适的层间距离，可以充当滤膜孔的角色，因此在净化水中小分子有机物及海水淡化领域展现出了巨大的应用潜力。世界上有多个研究小组对氧化石墨烯膜在海水淡化方面进行了详细的研究。但是现有技术大多通过对氧化石墨烯膜层间距的调控来提高氧化石墨烯膜的过滤性能。然而通过调控氧化石墨烯膜层间距不能很好的降低氧化石墨烯膜的过滤阻力，在应用氧化石墨烯膜进行过滤时需要消耗较高的能耗。并且现有的氧化石墨烯膜的过滤压力一般都大于1MPa。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种氧化石墨烯膜，本发明提供的氧化石墨烯膜具有较低的过滤阻力。

本发明提供了一种氧化石墨烯膜，所述氧化石墨烯膜的厚度为t，制备所述氧化石墨烯膜用氧化石墨烯的片径为d，t×(d+2)2000；所述d和t独立的为纳米级。

优选的，15nm≤d≤1000nm。

本发明还提供了上述技术方案所述氧化石墨烯膜的制备方法，包括以下步骤：

将片径为d的纳米级氧化石墨烯和水混合，得到氧化石墨烯分散液；

将所述氧化石墨烯分散液成膜，得到厚度为t的氧化石墨烯膜；

其中t×(d+2)2000，所述t为纳米级。

优选的，所述成膜的方式为抽滤或旋涂。

优选的，所述旋涂的转速为1000～2000r/min。

优选的，所述纳米级氧化石墨烯和水的质量比为0.01～10:1000。

优选的，所述混合在超声条件下进行；所述超声的功率为40～100W，时间为10～120min。

本发明还提供了上述技术方案所述氧化石墨烯膜或上述技术方案所述制备方法制备得到的氧化石墨烯膜在海水淡化或污水过滤中的应用。

本发明提供了一种氧化石墨烯膜，所述氧化石墨烯膜的厚度为t，制备所述氧化石墨烯膜用氧化石墨烯的片径为d，t×(d+2)2000；所述d和t独立的为纳米级。在本发明中，所述氧化石墨烯膜厚度和氧化石墨烯片径满足t×(d+2)2000的关系，减少了待过滤液体在氧化石墨烯膜中的路径，从而降低了过滤阻力，进而减少了能耗。由实施例结果可知，本发明提供的氧化石墨烯膜的过滤压力为0.1～0.8MPa。

本发明还提供了上述技术方案所述氧化石墨烯膜的制备方法，包括以下步骤：将片径为d的纳米级氧化石墨烯和水混合，得到氧化石墨烯分散液；将所述氧化石墨烯分散液成膜，得到厚度为t的氧化石墨烯膜；其中t×(d+2)2000，所述t为纳米级。本发明以水溶剂，制备过程中无废物产生具有较高的环保性，且本发明提供的制备方法，简单易行可工业化生产。

附图说明

图1为氧化石墨烯膜的模拟结构示意图，其中横线表示氧化石墨烯，d为氧化石墨烯的片径，t为氧化石墨烯膜的厚度，有箭头的虚线表示待过滤液体在氧化石墨烯膜中的路径；