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一種GO/有機(jī)硅復(fù)合納濾膜的制備方法及其應(yīng)用

文檔序號(hào):39728710發(fā)布日期:2024-10-22 13:32閱讀:3來源:國知局
一種GO/有機(jī)硅復(fù)合納濾膜的制備方法及其應(yīng)用

本發(fā)明屬于復(fù)合膜制備領(lǐng)域,具體涉及到一種go/有機(jī)硅復(fù)合納濾膜的制備方法及其應(yīng)用。


背景技術(shù):

1、石墨烯(graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成的六角形呈蜂巢晶格的二維碳納米材料,具有獨(dú)特的單原子厚度,表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和電學(xué)性能。二維材料由于具有可調(diào)節(jié)的亞納米級(jí)傳輸通道,是理想的膜分離制備材料。氧化石墨烯(go)作為一種典型的二維材料,可以通過簡單有序的堆疊,制備出具有高通量的疊層膜。但是go膜在液體分離過程中穩(wěn)定性和機(jī)械性能較差,所以提高go膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是亟待解決的問題。例如,中國專利cn112774463a公開了一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的氧化石墨烯分離膜及其制備方法,利用氧化石墨烯的親水性和獨(dú)特的片層結(jié)構(gòu)與籠型倍半硅氧烷粒子進(jìn)行層層自組裝提高go膜的穩(wěn)定性。

2、超聲霧化熱噴涂是近些年來發(fā)展起來的新技術(shù),并且在導(dǎo)電薄膜制備方面取得了相當(dāng)大的進(jìn)展,大量國內(nèi)外文獻(xiàn)作了多方面的報(bào)道。不同于流延法等傳統(tǒng)工藝,該技術(shù)設(shè)備操作簡單,無須真空條件,能大面積沉積薄膜,并可在立體表面沉積,沉積速率高,易實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn),而且能獲得高質(zhì)量的薄膜,其表面均勻且更易精確地控制膜層的厚度。

3、目前,還沒有將氧化石墨烯通過超聲霧化熱噴涂技術(shù)用于制作高質(zhì)量的薄膜的報(bào)道。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本申請(qǐng)的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊,而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述和/或現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,提出了本發(fā)明。

3、因此,本發(fā)明的目的是,克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種go/有機(jī)硅復(fù)合納濾膜的制備方法。

4、為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:一種go/有機(jī)硅復(fù)合納濾膜的制備方法,包括,

5、將氧化石墨烯go加入四氫呋喃溶劑中進(jìn)行溶劑置換,制得四氫呋喃溶液;

6、將氧化石墨烯go納米片與有機(jī)硅前驅(qū)體加入四氫呋喃溶液中,加入鹽酸作為催化劑,對(duì)混合溶劑進(jìn)行攪拌,反應(yīng)結(jié)束后,采用乙醇溶劑對(duì)混合溶液進(jìn)行離心置換,得到預(yù)交聯(lián)溶膠;

7、將預(yù)交聯(lián)溶膠、有機(jī)硅前驅(qū)體、水和鹽酸進(jìn)行水解-縮合反應(yīng),制得橋聯(lián)有機(jī)硅溶膠;

8、將橋聯(lián)有機(jī)硅溶膠通過超聲熱噴涂,均勻噴涂到預(yù)熱的陶瓷撐體上,經(jīng)熱處理制得go/有機(jī)硅復(fù)合納濾膜。

9、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案,其中:所述go納米片單層率大于99.5%,徑向尺寸5~8μm,所述四氫呋喃溶液的濃度為0.5~0.8mg/ml。

10、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案,其中:所述硅源前驅(qū)體包括3-氨丙基三乙氧基硅烷aptse,其中預(yù)交聯(lián)溶膠與有機(jī)硅前驅(qū)體的比例為1g:1~2g。

11、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案,其中:所述預(yù)交聯(lián)溶膠,其中,go納米片、有機(jī)硅前驅(qū)體、四氫呋喃溶液和催化劑的比例為1g:1~2g:15~18g:0.2g。

12、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案,其中:所述催化劑為37wt%鹽酸,制備預(yù)交聯(lián)溶膠的反應(yīng)溫度為70~80℃,反應(yīng)時(shí)間為7~8h;所述離心置換,其中,離心轉(zhuǎn)速為8000~12000r/min,離心時(shí)間為20~30min,置換次數(shù)為3~5次。

13、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案,其中:所述水解-縮合反應(yīng),其中,有機(jī)硅前驅(qū)體、水、鹽酸的摩爾比為1:60~90:0.1~0.2,反應(yīng)溫度為40~60℃,反應(yīng)時(shí)間為2~4h。

14、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案,其中:所述將橋聯(lián)有機(jī)硅溶膠通過超聲熱噴涂,其中,所述超聲設(shè)備的進(jìn)料溶液濃度為0.5~2wt%,超聲功率為0.5~3hz,進(jìn)液流速為0.1~2ml/min,氣載壓力為0.01~0.05mpa,單道噴涂步距為1~5mm,噴頭與撐體的距離為2~4cm;

15、所述預(yù)熱的go膜表面溫度為30~50℃,噴涂有效面積為10×10cm,單次噴涂時(shí)間在1~2min,共噴涂2次。

16、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案,其中:所述陶瓷撐體為γ-al2o3陶瓷撐體,孔徑為100~200nm;所述后處理是將氧化石墨烯/橋聯(lián)有機(jī)硅雜化納濾膜在80~120℃條件下處理15~30min。

17、本發(fā)明的再一個(gè)目的是,克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種go/有機(jī)硅復(fù)合納濾膜的制備方法制得的go/有機(jī)硅復(fù)合納濾膜。

18、本發(fā)明的另一個(gè)目的是,克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種go/有機(jī)硅復(fù)合納濾膜在染料/水分離中的應(yīng)用,其中,所述染料包括羅丹明b。

19、本發(fā)明有益效果:

20、(1)本發(fā)明制備的go/有機(jī)硅膜應(yīng)用與染料/水分離體系(100ppm羅丹明b),先通過go和有機(jī)硅前驅(qū)體進(jìn)行“預(yù)交聯(lián)”形成溶膠,再通過酸催化制備交聯(lián)溶膠,以提升制備的有機(jī)硅雜化膜穩(wěn)定性,協(xié)同氧化石墨烯的親水性和橋聯(lián)有機(jī)硅網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的篩分性能以提升雜化膜的分離性能。

21、(2)本發(fā)明采用超聲霧化噴涂法在氧化鋁撐體上制備了go/有機(jī)硅雜化納濾膜,溶膠均勻分散在撐體上,溶劑快速揮發(fā),形成厚度均一、表面光滑的膜層,后處理后形成穩(wěn)定的分離層。



技術(shù)特征:

1.一種go/有機(jī)硅復(fù)合納濾膜的制備方法,其特征在于:包括,

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于:所述go納米片單層率大于99.5%,徑向尺寸5~8μm,所述四氫呋喃溶液的濃度為0.5~0.8mg/ml。

3.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法,其特征在于:所述硅源前驅(qū)體包括3-氨丙基三乙氧基硅烷aptse,其中預(yù)交聯(lián)溶膠與有機(jī)硅前驅(qū)體的比例為1g:1~2g。

4.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法,其特征在于:所述預(yù)交聯(lián)溶膠,其中,go納米片、有機(jī)硅前驅(qū)體、四氫呋喃溶液和催化劑的比例為1g:1~2g:15~18g:0.2g。

5.如權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于:所述催化劑為37wt%鹽酸,制備預(yù)交聯(lián)溶膠的反應(yīng)溫度為70~80℃,反應(yīng)時(shí)間為7~8h;所述離心置換,其中,離心轉(zhuǎn)速為8000~12000r/min,離心時(shí)間為20~30min,置換次數(shù)為3~5次。

6.如權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于:所述水解-縮合反應(yīng),其中,有機(jī)硅前驅(qū)體、水、鹽酸的摩爾比為1:60~90:0.1~0.2,反應(yīng)溫度為40~60℃,反應(yīng)時(shí)間為2~4h。

7.如權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于:所述將橋聯(lián)有機(jī)硅溶膠通過超聲熱噴涂,其中,所述超聲設(shè)備的進(jìn)料溶液濃度為0.5~2wt%,超聲功率為0.5~3hz,進(jìn)液流速為0.1~2ml/min,氣載壓力為0.01~0.05mpa,單道噴涂步距為1~5mm,噴頭與撐體的距離為2~4cm;

8.如權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于:所述陶瓷撐體為γ-al2o3陶瓷撐體,孔徑為100~200nm;所述后處理是將氧化石墨烯/橋聯(lián)有機(jī)硅雜化納濾膜在80~120℃條件下處理15~30min。

9.權(quán)利要求1~8中任一所述的制備方法制得的go/有機(jī)硅復(fù)合納濾膜。

10.如權(quán)利要求9所述的go/有機(jī)硅復(fù)合納濾膜在染料/水分離中的應(yīng)用,其特征在于:所述染料包括羅丹明b。


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種GO/有機(jī)硅復(fù)合納濾膜的制備方法及其應(yīng)用,包括,將“預(yù)交聯(lián)”溶膠和有機(jī)硅前驅(qū)體進(jìn)行水解?縮合反應(yīng)制得混合溶膠;將有機(jī)硅溶膠通過超聲熱噴涂技術(shù)均勻噴涂到預(yù)熱的陶瓷撐體上,經(jīng)后處理制得氧化石墨烯/橋聯(lián)有機(jī)硅納濾膜。本發(fā)明制得的氧化石墨烯/橋聯(lián)有機(jī)硅納濾膜在染料分離應(yīng)用中表現(xiàn)出較好的水滲透率(≥7.2L/(m<supgt;2</supgt;h?bar)和染料截留率(≥99.1%)。

技術(shù)研發(fā)人員:徐榮,季濤,鐘璟,劉公平,郭猛,潘陽,任秀秀
受保護(hù)的技術(shù)使用者:常州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2024/10/21
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