[发明专利]一种基于聚多巴胺功能化石墨烯杂化复合膜及制备和应用

摘要

本发明公开了一种功能化氧化石墨烯纳米片的方法及在此基础上构建的杂化复合膜的应用。多巴胺在氧化自聚的同时，将氧化石墨烯表面的含氧基团还原，提高杂化膜的抗溶胀能力。该膜的厚度约为6μm，由聚醚‑聚酰胺嵌段共聚物基质与功能化石墨烯填充剂构成，填充剂中石墨烯成分的质量分数为2～8％。其制备过程为：聚多巴胺在氧化石墨烯纳米片表面氧化自聚并将氧化石墨烯还原，得到功能化的石墨烯纳米片，填充于聚醚‑聚酰胺嵌段共聚物基质，再旋涂于聚砜超滤膜支撑层表面，制得该复合膜。本发明复合膜的制备过程简便可控，制得的膜应用于渗透蒸发油品脱硫过程，兼具较高的分离性能与抗溶胀性能。

主权项

一种基于聚多巴胺功能化石墨烯杂化复合膜的制备方法，该杂化复合膜由致密的分离层与多孔的支撑层组成；所述分离层以聚醚‑聚酰胺嵌段共聚物为基质，聚多巴胺功能化石墨烯纳米片为填充剂，填充剂中的石墨烯成分与基质的质量比为2～8％，所述分离层的厚度约为6μm；所述支撑层为截留分子量20kDa的聚砜超滤膜；其特征在于，该杂化复合膜的制备包括以下步骤：步骤1、功能化石墨烯的制备：将适量的氧化石墨烯纳米片分散于去离子水中，配成质量浓度为0.3～0.6g/L的悬浊液A，超声分散10～30min；将氨基丁三醇溶于去离子水配成摩尔浓度为0.01～0.04mol/L的溶液B；将所述悬浊液A与溶液B等体积混合形成混合液C，用盐酸将该混合液C的pH调至8～10；向混合液C加入与前述的氧化石墨烯纳米片质量相等的多巴胺盐酸盐，待多巴胺盐酸盐溶解后，冰浴且温度保持在10℃以下时超声分散10～30min；在预热至55～75℃的水浴中剧烈搅拌，在转速最低为9000r/min的条件下离心分离，制得沉淀，用去离子水洗涤后用无水乙醇洗涤，20～40℃条件下真空干燥，得到聚多巴胺功能化石墨烯纳米片；步骤2、杂化复合膜的制备：将聚醚‑聚酰胺嵌段共聚物溶解于60～75℃的正丁醇配成铸膜液，其中，聚醚‑聚酰胺嵌段共聚物在铸膜液中的质量分数为5～8％；将步骤1制得的聚多巴胺功能化石墨烯纳米片加入铸膜液中，搅拌2～4h，其中，石墨烯成分与聚醚‑聚酰胺嵌段共聚物的质量比为2～8％；将铸膜液冷却至20～30℃，用滤布过滤以除去杂质，静置脱泡；将铸膜液旋涂在截留分子量20kDa的聚砜超滤膜上表面，转速300～500r/min，旋涂时间10～20s，20～30℃条件下自然晾干，再放入预热至50～65℃的烘箱中进行热处理。