[发明专利]一种氧化石墨烯-碳量子点复合亲水疏油膜

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯‑碳量子点复合亲水疏油膜及其制备方法，属于材料制备技术领域。本发明将氧化石墨烯和碳量子点在一定条件下进行有效复合，获得了稳定分散的氧化石墨烯‑碳量子点复合片，再通过抽滤将该复合片制备成具有亲水疏油性质的薄膜材料。本发明复合膜结合了氧化石墨烯以及碳量子点的亲水疏油性质，具有较高自清洁特性，且其制备方法简单，原料廉价易得，调节容易，有利于大规模的工业生产。

技术领域

本发明属于功能材料制备技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯-碳量子点复合亲水疏油膜及其制备方法。

背景技术

原油在开采、运输和存储过程中的泄漏，工业和生活含油污水的排放等，对环境和生态平衡带来很大的危害，这些含油污水的净化，使得油水分离技术越来越受到人们的关注。

亲水疏油的材料能够有效地降低油滴在表面的附着，不仅有利于油的回收和富集，同时对基底材料的抗污染有着积极的作用。石墨烯及其衍生物具有很好的成膜性，能够在不同的基底表面形成薄膜涂层材料；同时，这些碳基纳米片特殊的表面性质在双疏界面材料的设计制备方面也显示出了优异的性能。作为石墨烯的衍生材料，氧化石墨烯表面丰富的功能团，使得这类材料具有非常优异的亲水性能；然而，这些表面功能团的稳定性较差，很容易受到外界的影响而被还原。而还原恢复的苯环结构赋予了氧化石墨烯一定亲油特性，这对利用氧化石墨烯作为薄膜涂层材料在亲水疏油方面的应用带来了限制。

表面改性修饰，不仅可以稳定氧化石墨烯，同时特定功能材料的引入还可以对表面性质进行合理的修饰。然而，在目前绝大部分的研究中，氧化石墨烯的表面修饰，如有接枝机小分子、负载无机纳米颗粒等过程，容易导致复合材料发生团聚，这为氧化石墨烯基薄膜涂层结构的有效加工设置了很大障碍。因此，选择合适的表面改性材料，制备相对稳定的复合分散体系，对构建具有疏油性质的氧化石墨烯薄膜至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化石墨烯-碳量子点复合亲水疏油膜及其制备方法，其结合了氧化石墨烯与碳量子点的性质，具有很好的亲水疏油特征，且其制备方法简单，原料廉价易得，有利于大规模的工业生产，具备显著的经济和社会效益。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氧化石墨烯-碳量子点复合亲水疏油膜，其制备方法包括如下步骤：

（1）将氧化石墨烯与碳量子点按照一定的比例在水中分散，形成复合悬浮液；

（2）调整复合悬浮液的pH值，形成稳定分散的碳量子点-氧化石墨烯复合片悬浮液；

（3）抽滤形成氧化石墨烯-量子点复合膜。

其中，步骤（1）中所用氧化石墨烯与碳量子点的质量比为1:0.4～1:2。

步骤（2）中调整悬浮液的pH至9～12之间。

步骤（3）抽滤时，控制每平方过滤面积倒入的碳量子点-氧化石墨烯复合片悬浮液中氧化石墨烯的含量为0.1～2.0 g；抽滤时的压力优选在50mbar以上。

所得复合亲水疏油膜对水的接触角小于40°，对油的接触角大于120°，具有明显的亲水疏油性能。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明获得了一种氧化石墨烯-碳量子点复合片构建的薄膜材料，其具有很好的亲水疏油性，可达到良好油水分离的效果。

（2）本发明通过简单调节氧化石墨烯与碳量子点的比例、pH值以及抽滤时复合片的用量，以调节复合膜材料的结构和性能，有利于大规模的工业生产，具有很高的实用价值和应用前景。

附图说明

图1为实施例5所制备氧化石墨烯-碳量子点复合亲水疏油膜对水（A）和油（B）的接触角测试图。

具体实施方式