[发明专利]一种碳基复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳基复合薄膜及其制备方法。所述碳基复合薄膜的一具体实施方式包括：由碳基材料形成的支撑结构和由纳米粒子形成的填充剂；所述填充剂填充在所述支撑结构内；所述支撑结构中碳基材料包括碳纳米管、石墨烯和氧化石墨烯中的至少两种；所述填充剂的纳米粒子包括二氧化钛、二氧化硅、银纳米粒子和二氧化锰中的至少一种。本发明实施方式将碳基材料形成的支撑结构和纳米粒子形成的填充剂相结合，能够通过调控碳基复合薄膜中各组分的相对含量，制备不同层间距的碳基复合薄膜，从而实现对污水中不同粒径组分的粒子实现调控性分离，解决了当前污水处理材料单一性分离的问题。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种碳基复合薄膜及其制备方法。

背景技术

水是生命之源。然而，经济的快速发展给人们生活带来许多便捷的同时也带来了日益突出的水资源短缺和水污染等问题。污水对生活环境和生态平衡有很大危害，如何有效分离污水，实现对其的综合治理，是目前污水治理的热点和难点之一。污水处理的难易程度取决于其来源、成分以及存在形式。常见的污水处理技术有物理法(重力法、离心法等)，化学法(絮凝法、盐析法等)，电化学法(电解法、电磁吸附法等)和生物法(活性污泥法、氧化塘法等)。这些传统的处理污水的方法存在效率低、二次污染、能耗高等问题，因此，必须利用新技术和新材料对污水体系进行有效分离。

同常规分离方法相比，膜分离由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，已广泛应用于海水淡化、食品加工、药物分离提纯、污水净化和废气处理等诸多领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。目前的膜分离材料如聚偏氟乙烯、聚砜、聚酰胺和聚丙烯腈等已经实现了在水处理领域的广泛应用，但是这些膜材料存在污染物截留率低、膜污染严重和成本高等问题，因此开发高分离效率、有效截留小尺寸分子、抗污染和低成本的膜材料是今后研究的重点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种碳基复合薄膜及其制备方法，该碳基复合薄膜能够对污水体系中不同粒径组分的粒子实现调控性分离，解决了当前污水处理材料单一性分离的问题。

为实现上述目的，本发明实施例的第一方面提供一种碳基复合薄膜；所述碳基复合薄膜包括：由碳基材料形成的支撑结构和由纳米粒子形成的填充剂，所述填充剂填充在所述支撑结构内；所述支撑结构中碳基材料包括碳纳米管、石墨烯和氧化石墨烯中的至少两种，所述填充剂的纳米粒子包括二氧化钛、二氧化硅、银纳米粒子和二氧化锰中的至少一种。

进一步，所述支撑结构中碳基材料包括碳纳米管、石墨烯和氧化石墨烯。

进一步，所述填充剂的纳米粒子包括二氧化钛、二氧化硅、银纳米粒子和二氧化锰中的任意两种。

进一步，所述支撑结构和所述填充剂的质量比为1:1-100:1；更进一步，所述支撑结构和所述填充剂的质量比为10:1-50:1。

进一步，所述支撑结构中碳纳米管的质量百分数不超过30％，所述石墨烯的质量百分数不超过50％。

进一步，所述填充剂中任意两种纳米粒子之间的质量比为1:10-10:1；更进一步，所述填充剂中任意两种纳米粒子之间的质量比为1:5-5:1。

进一步，所述碳纳米管中含有氨基、羧基或羟基官能团，所述石墨烯中含有氨基或羧基官能团，所述氧化石墨烯中含有羟基或羧基官能团；更进一步，所述碳纳米管中官能团的质量百分数为0.05％-0.2％，所述石墨烯中官能团的质量百分数为0.01％-0.05％，所述氧化石墨烯中官能团的质量百分数为1％-5％。

进一步，所述的碳基复合薄膜还包括：用于连接所述支撑结构的碳基材料和所述填充剂的纳米粒子的交联剂；更进一步，所述交联剂为卡拉胶或多巴胺。

进一步，所述碳基复合薄膜的层间距为更进一步，所述碳基复合薄膜支撑的层间距为