[发明专利]一种二维MXene基自清洁超滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种二维MXene基自清洁超滤膜的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将氟化锂与盐酸搅拌溶解，放恒温磁性搅拌器上搅拌，添加MAX材料，选择性刻蚀掉Al原子，经过离心，洗涤后在滤膜上过滤，获得多层MXene；步骤二：将滤膜上的沉淀再次放入离心管中，填充氮气以去除氧气，经过超声，离心后取上清液，干燥，制备成单层MXene材料。本发明针对现有技术中在水处理运行过程中，膜表面必然会产生污垢，从而降低了膜通量和过滤性能等问题进行改进。本发明具有提供一种MXene基自清洁超滤膜，具备稳定通量和抗污染能力，同时还具有抗菌和紫外光下的自清洁能力，从而可以一定程度上缓解膜分离过程中膜污染的现象等优点。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，尤其涉及一种二维MXene基自清洁超滤膜的制备方法。

背景技术

膜基水处理因其高效环保的特性，已成为解决水环境问题的一种常用技术，而在实际水处理应用过程中，水体中的一些污染物，特别是疏水性蛋白质和细胞的存在，会导致大量污染物黏附在膜表面，降低了膜通量和过滤性能，因此，膜结垢问题成为了制约膜技术发展的主要问题，然而，在水处理运行过程中，膜表面最终必然会产生污垢，为了从根本上解决膜污染问题，活性防污方法（即催化/反应）逐渐得到了人们的重视，其中，光催化作为一种有效并且绿色的方法，成为了消除膜污染最有前景的技术之一；

现有技术中，MXene是一类新兴二维(2D)结构的过渡金属碳化物或碳氮化物材料，其具有独特的层状结构、催化活性、高导电性和亲水性等特点，故由MXenes材料制备出的光催化剂具有极高的稳定性、非凡的电子转移能力和容易修饰的特性，在水处理领域有很大的发展前景，并且近些年来，人们发现MXene（Ti3C2）表面可以原位产生纳米级限域TiO2，具备极高的光催化性能，与传统的光催化剂不同，原位生成在MXene表面的TiO2，在纳米限域的同时，MXene基超高的导电性也能提高光催化的效果；这些研究结果的得出，使2D材料MXene和光催化应用于膜处理领域成为了可能。

针对以上技术问题，本发明公开了一种二维MXene基自清洁超滤膜的制备方法，本发明具有提供一种MXene基自清洁超滤膜，具备稳定通量和抗污染能力，同时还具有抗菌和紫外光下的自清洁能力，从而可以一定程度上缓解膜分离过程中膜污染的现象等优点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种二维MXene基自清洁超滤膜的制备方法，以解决现有技术中在水处理运行过程中，膜表面必然会产生污垢，从而降低了膜通量和过滤性能等技术问题，本发明具有提供一种MXene基自清洁超滤膜，具备稳定通量和抗污染能力，同时还具有抗菌和紫外光下的自清洁能力，从而可以一定程度上缓解膜分离过程中膜污染的现象等优点。

本发明通过以下技术方案实现：本发明公开了一种二维MXene基自清洁超滤膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将氟化锂与盐酸搅拌溶解，放恒温磁性搅拌器上搅拌，添加MAX材料，选择性刻蚀掉Al原子，经过离心，洗涤后在滤膜上过滤，获得多层MXene；

步骤二：将滤膜上的沉淀再次放入离心管中，填充氮气以去除氧气，经过超声，离心后取上清液，干燥，制备成单层MXene材料；

步骤三：将单层MXenes材料置于水热釜中，并放入烘箱加热，得到单少层TiO2-MXene；

步骤四：将TiO2-MXene稀释成低浓度溶液，将其抽滤到PVDF膜表面，形成表面修饰有MXenes的超滤膜材料。

进一步的，步骤一中氟化锂与盐酸的质量体积比为3.2g：40mL，步骤二中去离子水加入量为45ml-100ml。

进一步的，步骤一的盐酸的物质的量浓度为9mol/L，步骤四中溶液为50、100、150、200mL，0.02mg/L的TiO2-MXene。