[发明专利]一种有机无机复合介孔膜及其制备方法和应用

摘要

本发明公开一种有机无机复合介孔膜及其制备方法和应用，属膜材料领域。其制备方法包括前驱液的制备、复合介孔膜的抽滤制备、膜内表面活性剂的洗脱三个步骤，即主要利用抽滤的方法将无机介孔材料组装在聚碳酸酯膜内的孔洞中制得复合膜，再利用萃取洗脱的方式除去该复合膜内的表面活性剂，从而得到有机无机复合介孔膜，膜内介孔材料孔径直径为3.0nm或者8.0nm。所得的一种有机无机复合介孔膜，相对于以前报道的无机复合介孔膜而言，该膜的柔韧性更好、不宜破裂，而且耐酸和耐碱性更好。另外，该有机/无机复合介孔膜因其介孔结构的有序性和孔径的纳米尺寸效应，可用于分子尺寸选择性转移和膜分离等领域。

主权项

1、一种有机无机复合介孔膜的制备方法，包括如下制备步骤：(1)前驱液的制备(a)、离子型表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)将原料无水乙醇，正硅酸乙酯(TEOS)和HCl按照摩尔比1.6∶0.56∶2.8×10-5投料混合，缓慢搅拌均匀后，形成溶液A，其中HCl用浓度为2.8mmol/L的盐酸溶液配制；按照无水乙醇，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和HCl摩尔比为3.1∶0.042∶2.2×10-3配制B混合液，其中HCl用浓度为55mmol/L的盐酸溶液配制；将所形成的A溶液在60℃的水浴条件下冷凝回流90min；然后往A溶液中加入B混合液，在25～30℃下搅拌反应30min后，冷却至室温25℃即得到含CTAB的前驱液，其中A溶液及B混合液的配比按体积比为1∶2；(b)、非离子型表面活性剂为EO20PO70EO20(P123)将原料无水乙醇，HCl和去离子水按照摩尔比0.31∶1.2×10-3∶0.11投料混合均匀后置于三颈烧瓶中，然后，在缓慢搅拌状态下形成混合液C，其中HCl用浓度为12mol/L的盐酸溶液配制；往上述混合液C中添加1.7×10-4mol非离子型表面活性剂表面活性剂EO20PO70EO20(P123)，直至P123全部溶解，并将盛有该混合溶液C的三颈烧瓶置于油浴中，在60℃的温度下，缓慢搅拌反应1h后，再逐渐滴加0.10mol的正硅酸乙酯，并且在60℃的油浴温度下搅拌老化12h，然后冷却至室温25℃即得到含P123的前驱液；其中非离子型表面活性剂P123还可以选用F127；(2)抽滤、无机介孔材料组装将制备步骤(1)获得的含有CTAB或者P123的前驱液经多孔有机多孔膜抽滤3次，每次抽滤之间，在抽滤状态下间隔5分钟，即得含有表面活性剂CTAB或者P123的有机无机复合介孔膜；其中有机多孔膜为聚碳酸酯膜或聚偏氟膜；多孔聚碳酸酯膜的膜直径47mm，孔直径200μm，空隙率10％～15％；(3)膜内表面活性剂的洗脱将步骤(2)制备的含有表面活性剂CTAB或者P123的有机无机复合介孔膜置于质量百分比浓度37.5％的浓盐酸和无水乙醇按体积比为1∶5所组成的混合溶液E中，在60～80℃恒温油浴下，浸泡2～3h以萃取洗脱膜内的表面活性剂CTAB或者P123，后分别用去离子水和95％乙醇洗涤3次，最后将有机无机复合介孔膜置于60℃烘箱中干燥3h后，即得本发明的有机无机复合介孔膜。