CN109464923A - 聚乙烯亚胺功能化复合纤维膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化工材料技术领域，具体地涉及一种聚乙烯亚胺功能化复合纤维膜的制备方法。聚乙烯亚胺功能化复合纤维膜的制备方法，包括如下步骤：（1）氧化石墨烯的制备；（2）氧化石墨烯功能化的醋酸纤维素的制备；（3）复合纳米纤维膜的制备。通过本发明制成的聚乙烯亚胺功能化复合纤维膜对劳氏紫的吸附容量明显高于PVDF空白膜的吸附容量，聚乙烯亚胺功能化的复合纤维膜电极的电催化放氢性能显著增强。

Description

聚乙烯亚胺功能化复合纤维膜的制备方法
技术领域
本发明涉及化工材料技术领域，具体地涉及一种聚乙烯亚胺功能化复合纤维膜的制备方法。
背景技术
随着化石燃料的消耗和生态环境的恶化，氢能作为一种具有高能量密度的清洁、可持续能源，越来越受到人们的重视。常规的电解法制备的氢气纯度高，但存在超电位过大、能源浪费严重等问题。催化剂的引入可降低超电位、提高能量转换效率。贵金属类催化剂虽然催化效果良好，但原料少、价格贵，极大制约着其大规模生产使用。因而，寻求廉价高效的制
氢催化剂成为氢能源开发的核心问题。
聚乙烯亚胺(聚乙烯亚胺) 是一种具有良好水溶性和安全性的高分子聚合物，因其有CH2CH2NH 重复单元而呈碱性，并在较宽pH 范围都具有吸收质子的能力，既 “质子海绵作用”。聚乙烯亚胺这一特性使得其在质子转导和电催化放氢中具有重要应用。
发明内容
本发明旨在针对上述问题，提出一种聚乙烯亚胺功能化复合纤维膜的制备方法。
本发明的技术方案在于：
聚乙烯亚胺功能化复合纤维膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）氧化石墨烯的制备；
称取石墨粉2.0~2.5g，在冰浴、搅拌下逐滴加入浓硫酸和浓硝酸，搅拌0.5h后分批加入KMnO4 14.5~15.3g，然后升温至40℃和80℃各反应0.5 h，补加28~30 mL蒸馏水并加热至100℃，0.5h后再加入蒸馏水和双氧水并继续反应1h；将反应液离心，固体用稀盐酸洗涤后干燥24h得氧化石墨烯1.87 g；
（2）氧化石墨烯功能化的醋酸纤维素的制备；
称取0.5g 氧化石墨烯，在N2 气氛下与50 mL SOCl2 回流24 h；减压除去SOCl2，产物用DCM 洗涤三次，并分散于100mL DCM中，逐滴加入1.5~1.9g 醋酸纤维素溶液，并继续反应24h；减压抽滤，固体用DCM 和H2O 洗涤三次，得黑色片状物1.87g；
（3）复合纳米纤维膜的制备；
称量醋酸纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素-氧化石墨烯 和聚乙烯亚胺，与丙酮和N，N-二甲基乙酰胺混合，密闭搅拌12h制得相应的纺丝液；将纺丝液加入至玻璃注射器并固定在微量注射泵上，调整高度使喷头与接受板的中心基本位于同一水平上；将阳极接在注射器的针头处，阴极粘在接收板上，并用铝箔包裹接收板；打开注射泵，在注射泵的推动下，溶液在针头尖端形成液滴；打开电源调整电压至10~15kV，使针头喷射的纺丝液无液滴，2h后得到复合纤维膜材料，真空干燥24h 得样品。
所述的注射泵的流速为0.5mL·h-1。
所述的浓硫酸的体积为30mL，和浓硝酸的体积为15mL。
所述的双氧水为30%双氧水。
所述的喷头与接受板的的距离为17cm
本发明的技术效果在于：
通过本发明制成的聚乙烯亚胺 功能化复合纤维膜对劳氏紫的吸附容量明显高于PVDF空白膜的吸附容量，聚乙烯亚胺功能化的复合纤维膜电极的电催化放氢性能显著增强。
具体实施方式
实施例1
聚乙烯亚胺功能化复合纤维膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）氧化石墨烯的制备；
称取石墨粉2.0g，在冰浴、搅拌下逐滴加入浓硫酸30mL和浓硝酸 15mL，搅拌0.5h后分批加入KMnO4 14.5g，然后升温至40℃和80℃各反应0.5 h，补加28 mL蒸馏水并加热至100℃，0.5h后再加入蒸馏水和30%双氧水并继续反应1h；将反应液离心，固体用稀盐酸洗涤后干燥24h得氧化石墨烯1.87 g；
（2）氧化石墨烯功能化的醋酸纤维素的制备；
称取0.5g 氧化石墨烯，在N2 气氛下与50 mL SOCl2 回流24 h；减压除去SOCl2，产物用DCM 洗涤三次，并分散于100mL DCM中，逐滴加入1.5~1.9g 醋酸纤维素溶液，并继续反应24h；减压抽滤，固体用DCM 和H2O 洗涤三次，得黑色片状物1.87g；
（3）复合纳米纤维膜的制备；
称量醋酸纤维素76.4mg、聚乙烯吡咯烷酮25.5mg、醋酸纤维素-氧化石墨烯 3.2mg和聚乙烯亚胺，与丙酮1.0mL和N，N-二甲基乙酰胺0.5mL混合，密闭搅拌12h制得相应的纺丝液；将纺丝液加入至玻璃注射器并固定在微量注射泵上，调整高度使喷头与接受板的中心基本位于同一水平上，调整二者的距离至17cm；将阳极接在注射器的针头处，阴极粘在接收板上，并用铝箔包裹接收板；打开注射泵，设定流速为0.5mL·h-1 ，在注射泵的推动下，溶液在针头尖端形成液滴；打开电源调整电压至10~15kV，使针头喷射的纺丝液无液滴，2h后得到复合纤维膜材料，真空干燥24h 得样品。
实施例2
聚乙烯亚胺功能化复合纤维膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）氧化石墨烯的制备；
称取石墨粉2.0g，在冰浴、搅拌下逐滴加入浓硫酸30mL和浓硝酸 15mL，搅拌0.5h后分批加入KMnO4 14.5g，然后升温至40℃和80℃各反应0.5 h，补加28 mL蒸馏水并加热至100℃，0.5h后再加入蒸馏水和30%双氧水并继续反应1h；将反应液离心，固体用稀盐酸洗涤后干燥24h得氧化石墨烯1.87 g；
（2）氧化石墨烯功能化的醋酸纤维素的制备；
称取0.5g 氧化石墨烯，在N2 气氛下与50 mL SOCl2 回流24 h；减压除去SOCl2，产物用DCM 洗涤三次，并分散于100mL DCM中，逐滴加入1.5~1.9g 醋酸纤维素溶液，并继续反应24h；减压抽滤，固体用DCM 和H2O 洗涤三次，得黑色片状物1.87g；
（3）复合纳米纤维膜的制备；
称量醋酸纤维素76.4mg、聚乙烯吡咯烷酮25.5mg、醋酸纤维素-氧化石墨烯 3.2mg和聚乙烯亚胺10.0mg，与丙酮1.0mL和N，N-二甲基乙酰胺0.5mL混合，密闭搅拌12h制得相应的纺丝液；将纺丝液加入至玻璃注射器并固定在微量注射泵上，调整高度使喷头与接受板的中心基本位于同一水平上，调整二者的距离至17cm；将阳极接在注射器的针头处，阴极粘在接收板上，并用铝箔包裹接收板；打开注射泵，设定流速为0.5mL·h-1 ，在注射泵的推动下，溶液在针头尖端形成液滴；打开电源调整电压至10~15kV，使针头喷射的纺丝液无液滴，2h后得到复合纤维膜材料，真空干燥24h 得样品。

Claims (5)

1.聚乙烯亚胺功能化复合纤维膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）氧化石墨烯的制备；
称取石墨粉2.0~2.5g，在冰浴、搅拌下逐滴加入浓硫酸和浓硝酸，搅拌0.5h后分批加入KMnO4 14.5~15.3g，然后升温至40℃和80℃各反应0.5 h，补加28~30 mL蒸馏水并加热至100℃，0.5h后再加入蒸馏水和双氧水并继续反应1h；将反应液离心，固体用稀盐酸洗涤后干燥24h得氧化石墨烯1.87 g；
（2）氧化石墨烯功能化的醋酸纤维素的制备；
称取0.5g 氧化石墨烯，在N2 气氛下与50 mL SOCl2 回流24 h；减压除去SOCl2，产物用DCM 洗涤三次，并分散于100mL DCM中，逐滴加入1.5~1.9g 醋酸纤维素溶液，并继续反应24h；减压抽滤，固体用DCM 和H2O 洗涤三次，得黑色片状物1.87g；
（3）复合纳米纤维膜的制备；
称量醋酸纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素-氧化石墨烯 和聚乙烯亚胺，与丙酮和N，N-二甲基乙酰胺混合，密闭搅拌12h制得相应的纺丝液；将纺丝液加入至玻璃注射器并固定在微量注射泵上，调整高度使喷头与接受板的中心基本位于同一水平上；将阳极接在注射器的针头处，阴极粘在接收板上，并用铝箔包裹接收板；打开注射泵，在注射泵的推动下，溶液在针头尖端形成液滴；打开电源调整电压至10~15kV，使针头喷射的纺丝液无液滴，2h后得到复合纤维膜材料，真空干燥24h 得样品。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯亚胺功能化复合纤维膜的制备方法，其特征在于：所述的注射泵的流速为0.5mL·h-1。
3.根据权利要求2所述的聚乙烯亚胺功能化复合纤维膜的制备方法，其特征在于：所述的浓硫酸的体积为30mL，和浓硝酸的体积为15mL。
4.根据权利要求3所述的聚乙烯亚胺功能化复合纤维膜的制备方法，其特征在于：所述的双氧水为30%双氧水。
5.根据权利要求4所述的聚乙烯亚胺功能化复合纤维膜的制备方法，其特征在于：所述的喷头与接受板的的距离为17cm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112755982A (zh) * 2021-01-29 2021-05-07 广西大学 一种两性纤维素丝高效吸附材料及其制备方法和应用
CN113019151A (zh) * 2021-03-01 2021-06-25 北京碧水源膜科技有限公司 氧化石墨烯-聚偏氟乙烯复合中空纤维膜、其制备方法及应用

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CN113019151B (zh) * 2021-03-01 2022-09-30 北京碧水源膜科技有限公司 水处理用氧化石墨烯-聚偏氟乙烯复合中空纤维膜、其制备方法及应用

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