[发明专利]一种基于石墨烯多孔膜的离子浓差极化芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种基于石墨烯多孔膜的离子浓差极化芯片，其特征在于包括：玻璃底座、第1PDMS基片、第2PDMS基片、Y形凹槽、I形凹槽、缓冲溶液的进出水口、第1PDMS基片中的石墨烯基多孔膜；所述第1PDMS基片带有Y形凹槽，所述第2PDMS基片带有I形凹槽；所述玻璃底座与第1PDMS基片带有Y形凹槽的一面连接，第1PDMS基片的另一面与第2PDMS基片带有I形凹槽的一面连接，设在第1PDMS基片上的盐水入口、淡化水出口和浓缩水出口分别与设在第2PDMS基片中的盐水入口、淡化水出口和浓缩水出口连通并形成三条通道，位于第1PDMS基片中Y形凹槽的一个分支的上部切口中的石墨烯基多孔膜的下端连接Y形凹槽，位于第1PDMS基片中Y形凹槽的一个分支的上部切口中的石墨烯基多孔膜的上端连接I形凹槽；所述缓冲溶液的进出水口设在I形凹槽上；

所述一种基于石墨烯多孔膜的离子浓差极化芯片的制备方法包括以下步骤：

1)配制石墨烯基前驱体浆料，具体方法为：

(1)对石墨烯材料进行前处理，所述石墨烯材料选自氧化石墨烯、还原石墨烯、碳纳米管中的至少一种；

(2)将聚合物加入到DMF中配成溶液，再与前处理后的石墨烯材料混合，超声后即得石墨烯基前驱体浆料；所述石墨烯材料与聚合物的质量比为(10︰1)～(1︰50)；所述前驱体浆料中石墨烯与聚合物的固相含量为1％～20％；

2)制作芯片，具体方法如下：

(1)制备第1PDMS基片，在第1PDMS基片上制备Y形凹槽，并形成Y通道，在Y通道的一个分支上割穿一个切口；将石墨烯基前驱体浆料滴加到该切口中，干燥固化后，形成石墨烯基多孔膜；

(2)制备第2PDMS基片，将玻璃底座、第1PDMS基片、第2PDMS基片对齐并键合，石墨烯多孔膜一端位于第1PDMS基片的Y通道其中的一个分支上，石墨烯多孔膜另一端位于第2PDMS基片的I通道上；

(3)分别在第1PDMS基片上的盐水入口、第1PDMS基片上的淡化水出口、第1PDMS基片上的浓缩水出口、第2PDMS基片上的盐水入口、第2PDMS基片上的淡化水出口、第2PDMS基片上的浓缩水出口、缓冲溶液的进出水口上接入电极，即得基于石墨烯多孔膜的离子浓差极化芯片。

2.如权利要求1所述一种基于石墨烯多孔膜的离子浓差极化芯片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)配制石墨烯基前驱体浆料，具体方法为：

(1)对石墨烯材料进行前处理，所述石墨烯材料选自氧化石墨烯、还原石墨烯、碳纳米管中的至少一种；

(2)将聚合物加入到DMF中配成溶液，再与前处理后的石墨烯材料混合，超声后即得石墨烯基前驱体浆料；所述石墨烯材料与聚合物的质量比为(10︰1)～(1︰50)；所述前驱体浆料中石墨烯与聚合物的固相含量为1％～20％；

2)制作芯片，具体方法如下：

(1)制备第1PDMS基片，在第1PDMS基片上制备Y形凹槽，并形成Y通道，在Y通道的一个分支上割穿一个切口；将石墨烯基前驱体浆料滴加到该切口中，干燥固化后，形成石墨烯基多孔膜；

(2)制备第2PDMS基片，将玻璃底座、第1PDMS基片、第2PDMS基片对齐并键合，石墨烯多孔膜一端位于第1PDMS基片的Y通道其中的一个分支上，石墨烯多孔膜另一端位于第2PDMS基片的I通道上；

(3)分别在第1PDMS基片上的盐水入口、第1PDMS基片上的淡化水出口、第1PDMS基片上的浓缩水出口、第2PDMS基片上的盐水入口、第2PDMS基片上的淡化水出口、第2PDMS基片上的浓缩水出口、缓冲溶液的进出水口上接入电极，即得基于石墨烯多孔膜的离子浓差极化芯片。

3.如权利要求2所述一种基于石墨烯多孔膜的离子浓差极化芯片的制备方法，其特征在于在步骤1)第(2)部分中，所述聚合物选自PVDF、PEI、PMMA、PEO、聚多巴胺、壳聚糖中的至少一种。

4.如权利要求2所述一种基于石墨烯多孔膜的离子浓差极化芯片的制备方法，其特征在于在步骤2)第(1)部分中，所述干燥固化的温度为80～100℃。