[发明专利]一种金属离子交联纳米膜的制备方法

权利要求书

1.一种金属离子交联纳米膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备水凝胶，并将所制备的水凝胶在水中溶胀至饱和；

（2）将溶胀至饱和的水凝胶浸泡到金属离子水溶液中，浸泡后取出；

（3）立即将铺展溶液连续滴加到刚取出的水凝胶表面，铺展溶液在湿润水凝胶表面超铺展，进行界面成膜反应，待反应完成后，即在水凝胶表面得到纳米膜；

（4）将纳米膜转移到任意固体表面，干燥后洗涤除去多余的金属离子，干燥后从固体表面剥离，得到金属离子交联纳米膜；

所述水凝胶为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚N,N-二甲基丙烯酰胺、聚N-异丙基丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、海藻酸钠水凝胶中的任一种；

所述金属离子水溶液的金属离子为Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Al³⁺中的一种或多种，所述金属离子水溶液的浓度为0.1-5M，浸泡12-24h后取出；

所述铺展溶液为氧化石墨烯和/或粘土溶液；所述铺展溶液为氧化石墨烯溶液时，浓度为0.5-2.5mg/mL；所述铺展溶液为粘土溶液时，浓度为20mg/mL；所述铺展溶液为氧化石墨烯和粘土的混合溶液时，氧化石墨烯的浓度为1mg/mL，粘土的浓度为0.1-9mg/mL。

2.根据权利要求1所述的一种金属离子交联纳米膜的制备方法，其特征在于，所述固体表面为聚四氟乙烯膜表面；所述干燥温度均为室温，干燥时间均为12h。

3.一种金属离子交联纳米膜，其特征在于，采用权利要求1或2所述的金属离子交联纳米膜的制备方法进行制备，所述金属离子交联纳米膜为金属离子交联氧化石墨烯膜、或金属离子交联粘土膜、或金属离子交联氧化石墨烯-粘土膜；所述金属离子交联纳米膜具有纳米片层层堆叠结构，金属离子均匀分布在纳米片层间，并通过阳离子-π作用、配位作用交联纳米片。

4.根据权利要求3所述的一种金属离子交联纳米膜，其特征在于，所述金属离子交联纳米膜的厚度为0.1-20μm，所述纳米片的厚度为0.8-1.2nm，所述金属离子交联纳米膜的层间距为0.8-1.05nm；所述金属离子交联纳米膜的取向因子均不低于0.93。

5.根据权利要求4所述的一种金属离子交联纳米膜，其特征在于，所述水凝胶为聚丙烯酰胺水凝胶，所述铺展溶液为1mg/mL 氧化石墨烯，所述金属离子水溶液分别为1M NaCl、NaOH、NaNO₂、KCl、MgCl₂、FeCl₃、AlCl₃时，金属离子交联氧化石墨烯纳米膜在空气中的层间距分别为8.2±0.2Å、8.6±0.1Å、8.0±0.1Å、8.1±0.2Å、8.6±0.1Å、9.5±0.1Å、10.3±0.2Å。

6.根据权利要求3-5任一项所述的一种金属离子交联纳米膜，其特征在于，所述金属离子交联纳米膜静置在水、强酸、强碱、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺的溶液环境中时能够稳定存在至少两个月，保持完整不分解。

7.根据权利要求3-6任一项所述的一种金属离子交联纳米膜在水处理、离子/分子分离、电池、电容、限域反应领域中的应用。