[发明专利]一种基于Cu2O纳米线的无机有机杂化膜及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于无机/有机杂化分离技术领域，具体涉及一种基于Cu₂O纳米线的无机有机杂化膜及其制备方法和用途

背景技术

有机无机杂化膜(简称杂化膜)是通过共混法、原位复合法、溶胶凝胶法等实现有机组分与无机组分间良好结合而同时拥有有机膜和无机膜优点的膜材料。无机粒子填充型杂化膜制备方法简单、条件温和、简便易行,是目前聚合物膜杂化改性的主要方法之一。大部分报道也认为少量的无机填料有利于在成膜时抑制大孔的生长,增加孔间的相互贯通性和表面孔的数量,在保持截留率的情况下,提高了膜的渗透性。另外,还可以增加膜的机械强度和使用寿命,降低成本。有机基体和无机前躯体(金属醇盐)在制膜过程中发生反应(脱水缩合)形成共价键或离子键,可制备分子水平的均相杂化膜,或纳米级的复合杂化膜。如有机/SiO2、有机/TiO2、有机/ZrO2。也有的采用偶联剂处理,使无机纳米相与有机相通过共价键、离子键结合,保证无机粒子能更均匀地分散,且与有机链形成紧密连接,增加相容性,减少了界面的缺陷。有机无机杂化膜的研究开发,给膜技术注入了一股新活力。

但是目前存在的问题有:(1)成膜过程中有机与无机组分中的 键结合形式,以及影响杂化膜结构和性能的因素；(2)无机组分的选材。目前无机填料大多数以颗粒状物质为主，而对于一维线性无机纳米材料少有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于无机/有机杂化分离技术领域的一种基于Cu₂O纳米线无机有机杂化膜及其制备方法，该方法解决了传统有机膜稳定性差，力学性能低的问题，所制备的无机有机杂化膜具有高的水通量和截留率。

本发明通过共混改性制备Cu₂O纳米线无机有机杂化膜。

本发明采用的技术方案是：

一种基于Cu₂O纳米线的无机有机杂化膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将干燥的有机物质、Cu₂O纳米线分散于有机溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)中，搅拌混匀，静置、超声脱泡，得到铸膜液；所述有机物质为PP(聚丙烯)，PE(聚乙烯)，PSF(聚砜)，PVDF(聚偏氟乙烯)，PES(聚醚砜)，PAN(聚丙烯腈)，CA(醋酸纤维素)，PVC(聚氯乙烯)中的一种，优选PSF、PVDF或PES；

所述Cu₂O纳米线的质量用量为有机物质、Cu₂O纳米线和有机溶剂二甲基乙酰胺的总质量的0-1wt％，0的含义是无限接近于0但不为0，优选Cu₂O纳米线的的质量用量为有机物质、Cu₂O纳米线和有机溶剂二甲基乙酰胺的总质量的0.1～0.5wt％，更优选0.1～0.2％。

所述有机溶剂二甲基乙酰胺的体积用量一般以有机物质的质量 计为5.5～7mL/g。

所述步骤(1)中，搅拌混匀通常搅拌10～15h，得到均匀、稳定的混合液；然后将混合液静置20～30h，超声脱泡，得到铸膜液；

(2)将步骤(1)得到的铸膜液浇铸在洁净干燥的玻璃板上，刮刀刮至成膜，室温下蒸发10-20s后，将玻璃板置于去离子水中进行相交换成膜，然后制得的膜用水清洗，即制得所述基于Cu₂O纳米线的无机有机杂化膜。

所述步骤(2)中，刮刀刮膜时优选调节环境湿度为50-70％rh，更优选60-65％rh，温度优选为20-25℃。

本发明步骤(1)所用的原料Cu₂O纳米线为公知产品，可采用文献中已公开的制备方法制备得到，一般可采用液相还原法制备Cu₂O纳米线，本发明实施例中采用以下方法制备Cu₂O纳米线，但本发明不局限于此种方法，其他方法制备的Cu₂O纳米线同样适用于本发明。

液相还原法制备Cu₂O纳米线：将1-10mmol/L的CuSO₄溶液250ml、10-50mmol/L的NaOH溶液250mL和0.4-1.5mmol/L的葡萄糖溶液500mL混合，搅拌均匀后加热至50-100℃(优选85-90℃)温度下反应20-40分钟，反应液由蓝色转变为黄绿色最终变为橙色，反应液用去离子水清洗，滤膜过滤收集固体，干燥得到Cu₂O纳米线；

本发明还提供上述方法制备得到的基于Cu₂O纳米线的无机有机杂化膜。