[发明专利]一种三维多孔石墨烯功能化组装体膜材料的制备及应用方法

摘要

本发明公开了一种三维多孔石墨烯功能化组装体膜材料的制备及应用方法，首先将石墨烯纳米材料组装形成的三维多孔石墨烯宏观材料；其次将石墨烯凝胶与亲水性的聚多巴胺复合；然后，再将石墨烯‑多巴胺进一步的修饰温敏聚合物进行改性并制备得到热响应薄膜；将响应型智能型温敏高分子修饰到多孔石墨烯组装体表面，不仅可以调节多孔石墨烯材料的纳米级孔径，还可以调节石墨烯材料表面的亲疏水性质，从而制得智能型油水分离的新型石墨烯薄膜材料，该材料在常温下具有超亲水‑水下超疏油性质，当含油废水接触膜表面时，水可以快速浸润往下渗透，而膜表面始终保持超疏油性，油阻截在过滤膜表面，从而达到动态流体中油水混合物高通量快速分离的效果。

主权项

一种三维多孔石墨烯功能化组装体膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将氧化石墨烯分散到去离子水中形成浓度为2mg/ml的氧化石墨烯分散液，加入Tris‑HCl缓冲液调节pH=8.5；然后将碳纳米管加入到氧化石墨烯分散液中，在0‑5℃的冰水浴中进行超声分散，所述氧化石墨烯和碳纳米管的质量比为10:1‑1:2；然后将分散液恒温水热反应；反应结束以后，自然冷却至室温得到三维组装的产物，然后冷冻干燥得到三维自组装的石墨烯‑碳纳米管复合材料；（2）在石墨烯‑碳纳米管复合材料分散在水中制得混合分散液，在其中加入多巴胺超声分散，配制成1‑ 3 mg/ml 石墨烯和0.5‑1.5 mg/mL 多巴胺的混合液，再将混合液在70‑90 oC条件下水热反应10‑14小时，反应结束后自然冷却至室温，制得黑色圆柱形的聚多巴胺功能化的碳纳米管‑石墨烯水凝胶柱，冷冻干燥后聚多巴胺功能化的碳纳米管‑石墨烯水凝胶柱转变为的超轻多孔的石墨烯气凝胶；（3）将超轻多孔的石墨烯气凝胶研磨成小碎片，然后加入到N,N‑二羟乙基甘氨酸中进行超声分散；之后与溶解了温敏性聚合物的N,N‑二羟乙基甘氨酸溶液混合，室温下搅拌反应48 h，最后通过真空抽滤制得热响应薄膜材料；所述温敏性聚合物为聚(2‑甲基‑2‑丙烯酸‑2‑(2‑甲氧基乙氧基)乙酯P(OEMO2‑MA)，所述超轻多孔的石墨烯气凝胶与温敏性聚合物质量比为1:1。