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石墨炔復(fù)合過濾膜及其制備方法和用途

565   編輯:中冶有色網(wǎng)   來源:中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院  
2023-10-24 16:38:37
本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種石墨炔復(fù)合過濾膜及其制備方法和用途。 背景技術(shù): 世界上淡水資源不足,得到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。作為一種淡水供應(yīng)的手段,海水淡化成為解決水源危機(jī)的重要方法。常見的海水淡化技術(shù)主要分為兩類:蒸餾法和膜分離法。蒸餾法需要較高的能耗,而膜分離能耗低、投資少,需要高脫鹽率和高的淡水通量。大多數(shù)脫鹽工藝采用反滲透法,膜蒸餾和正滲透與可再生能源結(jié)合的潛力,近年來也引起了廣泛關(guān)注。在所有膜分離中,保證高脫鹽率的情況下,提高淡水通量是膜分離在海水淡化中的重要挑戰(zhàn)。 用于反滲透和正滲透脫鹽工藝的聚合物膜通過溶解擴(kuò)散機(jī)制作用,因此聚合物膜比較致密;而用于膜蒸餾的是微孔膜,疏水微孔膜通過努森擴(kuò)散傳遞水蒸氣并且阻止液體通過。但是由于聚合物膜結(jié)構(gòu)致密,導(dǎo)致滲透通量較低,水蒸氣傳輸密度受限。最近研究表明,水可以通過水通道蛋白(j.am.chem.soc,2012,134,18631-18637)和碳納米管(small,2007,3,1996-2004)進(jìn)行高速傳輸。大量模擬研究表明,如果管徑小于1.1nm,則可以通過分子篩分機(jī)制有效截留鹽離子。但是,管徑和密封管間縫隙的有效控制仍然是膜制備的挑戰(zhàn)。密封管間縫隙常用的方法是混合基質(zhì)膜,但是受到很多限制,例如可分配性差、加載速率低、排列不當(dāng)造成缺陷等。石墨烯和氧化石墨烯膜在氣體和液體分離中表現(xiàn)出較大的潛力,特別是利用環(huán)氧樹脂包裹氧化石墨烯膜溶脹效應(yīng)時(shí),鹽離子截留率達(dá)到97%(nat.nanotech,2017,12,546-551)。 石墨炔是由sp2和sp雜化形成的一種新型碳同素異形體,由炔鍵將苯環(huán)共軛連接形成二維平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),2010年中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所李玉良課題組首次報(bào)道了在銅箔表面大面積合成石墨雙炔,開辟了人工化學(xué)合成碳同素異形體的先例。石墨炔具有單原子厚度平面層、平面高度共軛、納米級(jí)孔(0.25nm)、層間距0.365nm左右,受到越來越多的關(guān)注和研究。 技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素: 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),本發(fā)明的目的在于提供一種石墨炔復(fù)合過濾膜及其制備方法和用途,用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的,本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案獲得的。 本發(fā)明的目的之一在于提供一種石墨炔復(fù)合過濾膜的制備方法,包括如下步驟: 多炔類化合物與表面含有銅的多孔材料在溶劑中通過偶聯(lián)反應(yīng)得到所述石
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