[发明专利]具有pH响应性的氧化石墨烯复合膜及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种具有pH响应性的氧化石墨烯复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将含有氧化石墨烯的基质膜浸没于聚阳离子电解质溶液中，然后水洗干燥，在表面形成聚阳离子层；

2)再将其浸没于石墨烯溶液中，然后水洗干燥，在聚阳离子层表面形成氧化石墨烯片层；

3)对同一基质膜重复步骤1)及步骤2)若干次，使得聚阳离子和氧化石墨烯在基质膜上通过层层自组装交联复合，最终得到具有pH响应性的氧化石墨烯复合膜。

2.如权利要求1所述具有pH响应性的氧化石墨烯复合膜的制备方法，其特征在于，所述的聚阳离子电解质为具有pH响应性能的聚合物，包括聚乙烯亚胺、聚(4-乙烯嘧啶)或聚(2-乙烯嘧啶)，优选为直链状或支链状的聚乙烯亚胺。

3.如权利要求1所述具有pH响应性的氧化石墨烯复合膜的制备方法，其特征在于，所述的聚阳离子电解质溶液和氧化石墨烯溶液的浓度为0.1mg/mL-10mg/mL，优选为1mg/mL；所述的聚阳离子电解质溶液和氧化石墨烯溶液的pH为2-12，优选为3.5；步骤1)和2)中，每次浸没时间为5-30min。

4.如权利要求2所述具有pH响应性的氧化石墨烯复合膜的制备方法，其特征在于，所述直链状的聚乙烯亚胺的制备方法为：将聚氧化乙烯加入到HCl溶液中，进行微波消解反应；反应结束后冷却，收集反应产物进行纯化和冷冻干燥，得到直链状聚乙烯亚胺。

5.如权利要求1所述具有pH响应性的氧化石墨烯复合膜的制备方法，其特征在于，所述含有氧化石墨烯的基质膜的制备方法为：将氧化石墨烯充分分散于有机溶剂中，然后加入高分子聚合物混合均匀，得到铸膜液；将铸膜液通过刮膜装置进行刮膜，干燥后得到含有氧化石墨烯的基质膜。

6.如权利要求5所述具有pH响应性的氧化石墨烯复合膜的制备方法，其特征在于，所述铸膜液中，氧化石墨烯及高分子聚合物占铸膜液的质量分数为10％～30％；其中氧化石墨烯占铸膜液的质量分数为0.5％～20％，优选为0.5％-5％；所述高分子聚合物优选为聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、纤维素酯和聚四氟乙烯中的任意一种；所述有机溶剂优选为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡络烷酮及丙酮中的任意一种。

7.如权利要求5所述具有pH响应性的氧化石墨烯复合膜的制备方法，其特征在于，所述铸膜液的制备方法为：将氧化石墨烯以及高分子聚合物在30-100℃下搅拌4-24小时，形成均匀的铸膜液。

8.一种如权利要求1-7任一所述制备方法制得的具有pH响应性的氧化石墨烯复合膜，其特征在于，氧化石墨烯复合膜为层状结构，包括含有氧化石墨烯的基质层，所述基质层表面叠加复合有多层氧化石墨烯片层；基质层与氧化石墨烯片层之间以及相邻的氧化石墨烯片层之间通过聚阳离子电解质层交联。

9.如权利要求8所述具有pH响应性的氧化石墨烯复合膜，其特征在于，氧化石墨烯复合膜的厚度、表面亲疏水性和孔径大小均随外界pH改变；在pH＝3时的水通量为30-48LMH，接触角为39-50°，厚度为25-33nm；在pH＝11时的水通量为6-8LMH，接触角为41-50°，厚度为20-23nm。

10.一种如权利要求8所述具有pH响应性的氧化石墨烯复合膜的用途，其特征在于，用于单组份有机污染物的去除或多组分混合有机污染物的分离；所述的有机污染物包括分子量为150-750kDa的聚氧化乙烯、聚乙烯吡络烷酮。