[发明专利]多孔膜上的可再使用的官能性电沉积涂层

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及共同申请的国际申请序列号_____________(在此一并递交)，其标题为“Reliable Point of Use Membrane Modification”(律师代理申请案编号10-706-WO)；和国际申请序列号__________，(在此一并递交)，其标题为“Programmable Membrane System”(律师代理申请案编号10-882)。

技术领域

本公开内容涉及可电化学改性膜，其制备、改性和再循环方法；及其用途，如用于空气和/或水净化的用途。

背景技术

目前，智能膜具有非常有限的性能范围。存在基于pH或温度信号改变疏水性的膜，和可随被充电和放电而膨胀和收缩来调整孔径的导电聚合物膜。例如，智能膜主要由含有如PNIPAM等热响应性聚合物、基于羧酸酯或胺的pH响应性聚合物或者同时含有二者的膜构成。利用一些方法可将这些膜的活性成分共价地接枝于基膜，所述方法不可扩展至宽范围的官能性。

即，虽然存在能使膜表面改性的技术，但是这些技术非常具有挑战性并且低效。“智能膜”技术的一个目标是提供宽范围的膜官能性以适于个别应用，但目前这种定制会非常昂贵。

发明内容

在一个方面中，本公开内容提供一种定制膜的方法，所述方法简单且稳健，足以由膜使用者来完成，使得单种基膜可以大量生产，并针对所需对每种应用进行优化。

在另一个方面中，本公开内容提供制备官能化导电膜的方法，所述方法包括：在导电膜的表面上电化学沉积金属层以提供金属化导电膜；和将金属化导电膜与第一溶液接触以提供官能化导电膜，所述第一溶液包含(i)至少一种电化学活性化合物或者(ii)至少一种表面表面改性用化合物。

在另一个方面中，本公开内容提供根据前述方面及其任何实施方式制备的官能化膜。

在另一个方面中，本公开内容提供官能化膜，所述官能化膜包含：导电膜和设置在导电膜表面上方的官能化金属层，其中金属层(i)与一种或多种电活性化合物化学键合，或者(ii)与至少一种表面改性用化合物化学键合或配位。

在另一个方面中，本公开内容提供包含本文所述的膜的过滤膜组件。

在另一个方面中，本公开内容提供包括使本文所述的官能化膜经受适于从导电膜除去金属层的条件的方法。

在另一个方面中，本公开内容提供改变多孔膜的孔径的方法，所述方法包括：将如本文所述的官能化膜与金属纳米颗粒接触，其中电化学活性化合物或表面改性用化合物各自包含官能团；至少一部分官能团能够与纳米颗粒键合或配位；并且所述膜为多孔膜。

在另一个方面中，本公开内容提供改变多孔膜的孔径的方法，所述方法包括将膜与溶液接触，其中所述膜为多孔膜；并且所述溶液包含各自包含官能团的电化学活性化合物或表面改性用化合物；并且至少一部分所述官能团包含纳米颗粒；并且在膜表面上电化学沉积电化学活性化合物。

以上发明内容只是示例性的，绝非意在进行限制。除上述说明性方面、实施方式和特征之外，其他方面、实施方式和特征通过参照附图和以下详细描述也将显而易见。

附图说明

图1说明的是终端用户制备改性膜、使原始膜再生和可选地使膜再改性以用于另一种用途的方法。

图2说明的是电还原重氮盐以使官能化自由基附着于金属表面。

图3显示的是用于电去电离的螺旋缠绕的膜的代表性实施方式。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，对构成其一部分的附图进行参照。附图中，除非另有上下文指出，否则相似的附图标记通常指示的是相似的组成部分。具体实施方式、附图和权利要求中所描述的说明性实施方式并非意在起限制作用。可以采用其他实施方式，并可进行其他改变，而不脱离本文所提出的主题的主旨或范围。容易理解的是，可以以各种各样的不同配置，对如本文所一般性描述的及如附图所说明的本公开内容的方面进行安排、取代、组合、分离和设计，所有这些在此都得到明确考虑。

本公开内容提供改性简单的空气和/或水净化膜，和通过以稳健的工序电沉积至金属涂布的膜上而对其改性的方法。在一个实施方式中，本公开内容提供空气过滤膜。在另一实施方式中，本公开内容提供水过滤膜。通过使用本文所述的思路，可以创建单基膜组件，然后用针对特定应用的官能性成分将其表面改性。