一种氧化石墨烯自支撑复合膜及其制备方法和应用技术

技术编号：41143214 阅读：8 留言：0更新日期：2024-04-30 18:12

本申请提供了一种氧化石墨烯自支撑复合膜及其制备方法和应用，属于二维碳纳米材料技术领域，该复合膜的制备方法包括以下步骤：配制氧化石墨烯分散液，并超声分散均匀；向氧化石墨烯分散液中加入聚多巴胺溶液，混合均匀得到混合溶液；将混合溶液抽滤，干燥后得到氧化石墨烯自支撑复合膜。本申请使用真空抽滤的方法，使得聚多巴胺分子均匀附着在氧化石墨烯片层的内外表面，实现了对二维碳纳米材料膜的改性；通过修饰聚多巴胺功能分子，聚多巴胺小分子交联使GO膜在长期测试中具有稳定的层间距，从而使GO@PDA复合膜具有更高的浓差输出功率密度和电流密度，利于其更好地应用到渗透能发电中。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本申请属于二维碳纳米材料，更具体地说，是涉及一种氧化石墨烯自支撑复合膜及其制备方法和应用。

技术介绍

1、纳米材料膜在浓差发电(也称为反向电渗析或盐渗透)方面具有重要的
技术介绍
。浓差发电是一种利用溶液中的离子浓度差异来产生电能的过程，其在能源、环境和化学领域有着广泛的应用。复合膜的研发和应用在能源和环境领域具有重要意义。例如，通过利用海水和淡水之间的浓度差异，可以使用复合膜进行盐渗透，产生电能以供人们使用。这种技术在海水淡化、废水处理和可再生能源等领域具有潜在的应用前景。

2、新一代纳米多孔膜被认为是一个很有前途的材料设计策略，氧化石墨烯(go)的二维纳米流体通道尺寸通常小于1nm，纳米片表面带有大量的羧基，从而具有优异的离子选择性和高离子通量。二维层状材料氧化石墨烯可用作纳米层压膜，其中氧化石墨烯纳米片由于滑移长度大而能够进行水分子的快速扩散，但由于氧化石墨烯膜在测试过程中不稳定的层间距，使其浓差输出功率密度受限。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种氧化石墨烯自支撑复合膜及其制备方法和应用，本申请提供的氧化石墨烯自支撑复合膜具有更高的浓差输出功率密度。

2、本申请的氧化石墨烯自支撑复合膜的go膜层内外表面均附着有聚多巴胺(pda)功能分子，且分布均匀。聚多巴胺功能分子为良好的交联剂，且聚多巴胺分子带正电荷，可很好地修饰在氧化石墨烯片层上。

3、为实现上述目的，本申请的第一方面，提供了一种氧化石墨烯自支撑复合膜的制备方法，包括以下步骤：</p>

4、s1：配制氧化石墨烯分散液，并超声分散均匀；

5、s2：向所述氧化石墨烯分散液中加入聚多巴胺溶液，混合均匀得到混合溶液；

6、s3：将所述混合溶液抽滤，干燥后得到氧化石墨烯自支撑复合膜go@pda。

7、进一步地，所述氧化石墨烯分散液中，氧化石墨烯的浓度为1:1～100:1。

8、进一步地，氧化石墨烯为单层氧化石墨烯。

9、进一步地，所述聚多巴胺溶液中盐酸多巴胺的浓度为0.1～10mg/ml。

10、进一步地，所述聚多巴胺溶液通过以下方法配制：将1～100mg盐酸多巴胺溶于ph＝8.5的tris缓冲液中。盐酸多巴胺聚合过程中，溶液的颜色会随着时间的推移逐渐发生变化，颜色由无色变为棕色最后变为黑色，最后得到浓度为0.1～10mg/ml的聚多巴胺溶液。

11、进一步地，所述混合溶液中，氧化石墨烯与盐酸多巴胺的质量比为1:1～100:1，氧化石墨烯与盐酸多巴胺的质量比过小或者过大都会导致氧化石墨烯层间距不稳定或者交联过度影响离子传输，从而降低输出功率密度。

12、进一步地，所述干燥温度为40～80℃，时间为12～24h。

13、进一步地，所述氧化石墨烯分散液通过以下方法配制：将氧化石墨烯加到水中，先涡旋1～5min，然后再超声6～12h，超声功率为100～500w。

14、本申请的第二方面，提供了一种氧化石墨烯自支撑复合膜，采用上述任一项所述的制备方法得到，氧化石墨烯层的内外表面均修饰有功能分子聚多巴胺。

15、本申请的第三方面，提供了一种氧化石墨烯自支撑复合膜在渗透能发电中的应用。

16、进一步地，将所述氧化石墨烯自支撑复合膜夹于含有不同浓度氯化钠溶液的电解池之间，使用皮安计、电阻器测试所述氧化石墨烯复合膜的跨膜电流。

17、与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：

18、本申请的一种氧化石墨烯自支撑复合膜因在氧化石墨烯片层间附着有pda功能分子，且pda小分子交联使go膜在长期测试中具有稳定的层间距，从而使go@pda复合膜具有更高的浓差输出功率密度和电流密度。

19、本申请的一种氧化石墨烯自支撑复合膜的制备方法使用了真空抽滤的方法，使得聚多巴胺分子均匀附着在氧化石墨烯片层的内外表面，实现了对二维碳纳米材料膜的改性；通过修饰聚多巴胺功能分子，聚多巴胺小分子交联使go膜在长期测试中具有稳定的层间距，从而使go@pda复合膜具有更高的浓差输出功率密度和电流密度，利于其更好地应用到渗透能发电中。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种氧化石墨烯自支撑复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯自支撑复合膜的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液中，氧化石墨烯的浓度为0.1～10mg/ml。

3.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯自支撑复合膜的制备方法，其特征在于，所述聚多巴胺溶液中盐酸多巴胺的浓度为0.1～10mg/ml。

4.如权利要求3所述的一种氧化石墨烯自支撑复合膜的制备方法，其特征在于，所述聚多巴胺溶液通过以下方法配制：将1～100mg盐酸多巴胺溶于pH＝8.5的Tris缓冲液中。

5.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯自支撑复合膜的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中，氧化石墨烯与盐酸多巴胺的质量比为1:1～100:1。

6.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯自支撑复合膜的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为40～80℃，时间为12～24h。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种氧化石墨烯自支撑复合膜的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液通过以下方法配制：将氧化石墨烯加到水中，先

8.一种氧化石墨烯自支撑复合膜，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的制备方法得到，氧化石墨烯层的内外表面均修饰有功能分子聚多巴胺。

9.如权利要求8所述的一种氧化石墨烯自支撑复合膜在渗透能发电中的应用。

10.如权利要求9所述的一种氧化石墨烯自支撑复合膜在渗透能发电中的应用，其特征在于，将所述氧化石墨烯自支撑复合膜夹于含有不同浓度氯化钠溶液的电解池之间，使用皮安计、电阻器测试所述氧化石墨烯自支撑复合膜的跨膜电流。

...

【技术特征摘要】

1.一种氧化石墨烯自支撑复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯自支撑复合膜的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液中，氧化石墨烯的浓度为0.1～10mg/ml。

3.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯自支撑复合膜的制备方法，其特征在于，所述聚多巴胺溶液中盐酸多巴胺的浓度为0.1～10mg/ml。

4.如权利要求3所述的一种氧化石墨烯自支撑复合膜的制备方法，其特征在于，所述聚多巴胺溶液通过以下方法配制：将1～100mg盐酸多巴胺溶于ph＝8.5的tris缓冲液中。

5.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯自支撑复合膜的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中，氧化石墨烯与盐酸多巴胺的质量比为1:1～100:1。

6.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯自支撑复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄羽，王旭刚，张炜奇，夏帆，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人