[发明专利]一种ZnO微纳复合结构陶瓷膜及其制备方法、应用

说明书

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种ZnO微纳复合结构陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：S1、对陶瓷膜进行清洁处理，以清理陶瓷膜膜孔；采用二水乙酸锌、2‑甲氧基乙醇和乙醇胺配制锌溶液；S2、将锌溶液吸附于陶瓷膜膜孔内，以进行原位水解反应；S3、将经过步骤S2处理后的陶瓷膜进行煅烧，在陶瓷膜表面形成ZnO纳米涂层，即制得ZnO微纳复合结构陶瓷膜。本发明的ZnO微纳复合结构陶瓷膜，以陶瓷膜的膜孔为微型反应器，锌源吸附在陶瓷膜表面后，在搅拌作用下于膜孔内发生原位水解反应，ZnO纳米结构生长，通过高温烧结后在陶瓷膜表面形成均匀分布的氧化锌纳米颗粒，构成微纳复合结构。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种ZnO微纳复合结构陶瓷膜及其制备方法、应用。

背景技术

陶瓷膜具有分离效率高、分离过程简单、效果稳定、化学稳定性好、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、使用寿命长等优势。陶瓷膜的分离性能，不仅与膜的孔结构有关，膜表面性质也是影响膜性能的重要因素。

纳米材料相对于宏观材料具有不同的物化性质，纳米材料因其纳米级的尺寸接近电子的自由程，限制其电子的自由移动，能将声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。例如：ZnO纳米涂层因其超亲水特性，优异的抗污染能力，广泛应用于复合材料领域。

因此，设计一种ZnO微纳复合结构陶瓷膜具有重要研究意义。

发明内容

基于现有技术存在的上述不足，本发明提供一种ZnO微纳复合结构陶瓷膜及其制备方法、应用。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种ZnO微纳复合结构陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、对陶瓷膜进行清洁处理，以清理陶瓷膜膜孔；采用二水乙酸锌、2-甲氧基乙醇和乙醇胺配制锌溶液；

S2、将锌溶液吸附于陶瓷膜膜孔内，以进行原位水解反应；

S3、将经过步骤S2处理后的陶瓷膜进行煅烧，在陶瓷膜表面形成ZnO纳米涂层，即制得ZnO微纳复合结构陶瓷膜。

作为优选方案，所述步骤S1中，对陶瓷膜进行清洁处理，包括：将陶瓷膜用水浸泡10-30分钟，接着将陶瓷膜浸泡在丙酮中超声清洗10-30分钟，然后将陶瓷膜浸泡在无水乙醇中超声清洗10-30分钟；最后将陶瓷膜放入真空干燥箱中干燥，冷却后待用。

作为优选方案，所述步骤S1中，锌溶液的配制，包括：将二水乙酸锌、2-甲氧基乙醇和乙醇胺混合于水中，并于50℃恒温条件下搅拌，得到透明均匀的胶体，即制得锌溶液。

作为优选方案，所述二水乙酸锌、2-甲氧基乙醇和乙醇胺的摩尔比为1：1：1，锌溶液中锌的摩尔浓度为0.5-1mol/L。

作为优选方案，所述步骤S2中，原位水解反应的方法包括：将陶瓷膜浸泡在锌溶液中，缓慢地搅拌1-3小时；然后将Al₂O₃陶瓷膜取出，放入70℃的真空干燥箱中干燥。

作为优选方案，所述步骤S2中，生长ZnO纳米粒子的方法采用水热法或凝胶法。

作为优选方案，所述步骤S3中，煅烧的工艺条件包括：以50℃/分钟的加热速率升温至400～700℃，并保持30分钟。

作为优选方案，所述陶瓷膜为Al₂O₃陶瓷膜、ZrO₂陶瓷膜、TiO₂陶瓷膜、SiO₂陶瓷膜中的一种或多种的复合。

本发明还提供如上任一方案所述的制备方法制得的ZnO微纳复合结构陶瓷膜，包括陶瓷膜和位于陶瓷膜上的ZnO微纳结构。