[发明专利]一种二维MXene/碳量子点复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二维MXene/碳量子点复合膜及其制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤：采用原位腐蚀、超声剥离、离心筛分的方法获得了大量单层或者少层二维MXene(Ti₃C₂)；采用一步加热碳化法制备碳纳米量子点；将MXene和碳量子点分别分散在水中，然后超声混合，得到铸膜前躯体；将所述混合料液进行减压抽滤，得到二维层状MXene/碳量子点复合膜。本发明制备得到的二维MXene/碳量子点复合膜用于水处理时，具有较高的水通量和截留效率。

技术领域

本发明涉及膜材料领域，特别涉及一种二维MXene/碳量子点复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

MXene(Ti₃C₂Tx)是一种新型的二维过渡金属碳化物或碳氮化物，一般通过化学刻蚀方法选择性去掉MAX相(Ti₃AlC₂)中的A原子层而制备的。MXene具有优异的机械性能和导电性能，化学稳定性高且比表面积大。近年来，二维纳米材料MXene膜因其机械性能良好、化学稳定性高、制备简单等特点，引起科研界的广泛关注，但二维膜材料的层间距太小，导致水通量太低。

松散结构纳滤膜可有效的将高盐有机废水中的有机污染物分离除去，便于后续的分盐处理，在低能耗处理高盐有机废水的方面有着非常好的应用前景。所以，发明人认为，精确调控二维膜材料层间距，实现对有机污染物的高效截留，而让盐分随水流通过是非常有必要的。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种二维MXene/碳量子点复合膜及其制备方法和应用。

本发明是通过以下技术方案得以实现的。

一种二维MXene/碳量子点复合膜的制备方法，包括以下步骤：

S1.将LiF溶于9M HCl溶液中，再加入Ti₃AlC₂粉末，LiF和Ti₃AlC₂的质量比为(1-2):1，搅拌反应12-48h；离心分离产物，用去离子水洗涤，直至溶液上清液pH值至中性；将沉淀物超声剥离10-12min，再进行离心处理；将上层悬浮液冷冻干燥，得MXene粉末；

S2.将柠檬酸在180-185℃下加热反应8-24h，除去未反应的柠檬酸，冷冻干燥，得到碳量子点粉末；

S3.取步骤S1制备的MXene粉末和步骤S2制备的碳量子点粉末分别加入去离子水中分散15-30min，将两种溶液混合后再超声30-40min得到前驱体溶液；采用真空抽滤将前驱体抽滤到PVDF膜上，得到MXene/碳量子点复合膜。

进一步的，步骤S1中，LiF和Ti₃AlC₂的质量比为1.5:1。

进一步的，步骤S1中，搅拌温度为35℃。

进一步的，步骤S1中，沉淀物超声剥离后在3500-4000rpm离心1-1.5h。

进一步的，步骤S2中，柠檬酸与LiF的质量比为(5-6):1。

进一步的，步骤S3中，MXene粉末与碳量子点粉末的质量比为10:(1-4)。

进一步的，步骤S3中，真空抽滤压强为0.1MPa。

进一步的，步骤S3中，所述PVDF膜孔径为0.22μm。

一种上述制备方法制备得到的二维MXene/碳量子点复合膜。

一种上述二维MXene/碳量子点复合膜在工业废水处理中的应用。

本申请具有以下有益效果。