[发明专利]一种新型二氧化钛纳米颗粒/聚合物杂化膜及其制备方法

权利要求书

1.一种新型二氧化钛纳米颗粒/聚合物杂化膜，其特征在于以分散性良好的二氧化钛纳米颗粒为基础，在二氧化钛纳米颗粒上包覆一层含大量羟基基团的多巴胺，然后与平板膜材料共混后溶于有机溶剂，通过相转换法制备获得所述的二氧化钛纳米颗粒/聚合物混合杂化膜。

2.如权利要求1所述的一种新型二氧化钛纳米颗粒/聚合物杂化膜，其特征在于所述的二氧化钛颗粒通过钛酸四丁酯合成制得，合成步骤包括：

1）将钛酸四丁酯溶于无水乙醇中，配制出钛酸四丁酯无水乙醇溶液；

2）向钛酸四丁酯无水乙醇溶液中添加去离子水并调节pH值,搅拌至反应液中形成胶体，然后进行离心、过滤和干燥处理；

3）将步骤2）中干燥后获得的固体颗粒进行烧结处理获得二氧化钛纳米颗粒。

3.如权利要求1所述的一种新型二氧化钛纳米颗粒/聚合物杂化膜，其特征在于所述的平板膜材料为微滤膜或超滤膜，采用聚乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯晴、聚酯类、聚酰亚胺类或纤维素及其衍生物类中的一种。

4.如权利要求1所述的一种新型二氧化钛纳米颗粒/聚合物杂化膜，其特征在于所述的有机溶剂为下列之一或其中两种及两种以上的混合物：四氢呋喃、N～甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、氯仿、二氯甲烷、N,N～二甲基甲酰胺、N,N～二甲基乙酰胺等。

5.如权利要求1所述的一种新型二氧化钛纳米颗粒/聚合物杂化膜，其特征在于的在二氧化钛纳米颗粒上包覆一层含大量羟基基团的多巴胺的处理步骤包括：

1）配制有机溶液并调节pH值，将二氧化钛纳米颗粒置于其中，室温下采用超声分散和搅拌至分散均匀，所述有机溶液为Tris-HCl；

2）将多巴胺溶解于上述溶液中，搅拌至获得包覆有多巴胺的二氧化钛纳米颗粒。

6.权利要求1所述一种新型二氧化钛纳米颗粒/聚合物杂化膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将钛酸四丁酯溶于无水乙醇中，配制出钛酸四丁酯无水乙醇溶液；

2）向钛酸四丁酯无水乙醇溶液中添加去离子水并调节pH值，搅拌至反应液中形成胶体，然后进行离心、过滤和干燥处理获得固体颗粒；

3）将步骤2）中干燥后的固体颗粒进行烧结处理，得到二氧化钛纳米颗粒；

4）配制有机溶液并调节pH值，将步骤3）中所获得的二氧化钛纳米颗粒置于其中，室温下搅拌至分散均匀；

5）将多巴胺溶解于上述溶液中，搅拌至获得包覆有多巴胺的二氧化钛纳米颗粒；

6）将平板膜材料与步骤5）中获得的包覆有多巴胺的二氧化钛纳米颗粒共混后溶于有机溶剂，搅拌后获得均匀的铸膜液，而后将铸膜液依次进行静置、脱泡处理；

7）在设定的环境温度与相对湿度条件下，将铸膜液浇铸在玻璃板上，用刮刀刮至成膜，将玻璃板置于去离子水中进行相交换，获得所述的二氧化钛纳米颗粒/聚合物混合杂化膜。

7.如权利要求6所述的一种新型二氧化钛纳米颗粒/聚合物杂化膜的制备方法，其特征在于：

步骤1）所述的钛酸四丁酯无水乙醇溶液中钛酸四丁酯的浓度为0.1～0.7mol/L，优选0.5mol/L；

向步骤1）的钛酸四丁酯无水乙醇溶液中加入0.08～0.12M酸溶液以防止防止反应太过剧烈，优选0.1M盐酸溶液；

步骤2）中所述的pH值调节范围为1.2～3.8，pH值优选2～3；

步骤3）中所述的烧结处理的烧结温度为360～450℃、烧结时间1.8～4.5h，优选方案为烧结温度400℃、烧结时间2～4h。

8.如权利要求6所述的一种新型二氧化钛纳米颗粒/聚合物杂化膜的制备方法，其特征在于：

步骤4）中所述的有机溶液为Tris-HCl，pH值为7.0；

步骤5）中所述多巴胺的质量为步骤3）中所述二氧化钛纳米颗粒的3.8～6.2倍、优选4～5倍。