CN110354700B - 聚合物石墨烯复合过滤膜、其制造方法及应用 - Google Patents

聚合物石墨烯复合过滤膜、其制造方法及应用 Download PDF

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Abstract

一种聚合物石墨烯复合过滤膜，包括三维石墨烯基体、嵌于所述三维石墨烯基体中的聚合物、嵌于所述聚合物中的多个纳米颗粒、纳米纤维和/或依附于聚合物上的至少一层薄膜。该聚合物石墨烯复合过滤膜将聚合物过滤材料与石墨烯材料结合在一起，通过三维石墨烯对聚合物材料结构和功能进行扩展，极大的改善了过滤膜的性能。

Description

聚合物石墨烯复合过滤膜、其制造方法及应用
技术领域
本公开涉及聚合物石墨烯复合过滤膜、其制造方法及应用。
背景技术
石墨烯(Graphene)是由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
目前，石墨烯在诸多方面存在非常有前景的应用，但在实用化过程中也存在诸多待解决的技术问题。
过滤膜主要分超滤膜、纳滤膜和反渗透膜
超滤膜，是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.01微米以下的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿(原子质量单位)、粒径大于10纳米的颗粒。
纳滤膜孔径在1nm以上，一般1-2nm。是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。它截留有机物的分子量大约为150一500左右，截留溶解性盐的能力为2-98％之间，对单价阴离子盐溶液的脱盐低于高价阴离子盐溶液。被用于去除地表水的有机物和色度，脱除地下水的硬度，部分去除溶解性盐，浓缩果汁以及分离药品中的有用物质等。
反渗透膜是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，是反渗透技术的核心构件。反渗透技术原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。
发明内容
本发明的实施例提供一种聚合物石墨烯复合过滤膜，包括三维石墨烯基体、所述三维石墨烯基体上的聚合物和依附于所述聚合物上的多个纳米颗粒、纳米纤维和/或至少一层薄膜，其中的三维石墨烯基体、聚合物、纳米颗粒、纳米纤维不需要同步制备，其中的三维石墨烯基体有多孔结构，平均孔道直径为10nm～100nm，聚合物的平均尺寸为5nm～100nm，完全或部分填充三维石墨烯基体中的孔，聚合物为多孔结构，平均孔道直径为0.5nm～5nm，还包括活化步骤，通过所述活化步骤，在石墨烯和/或聚合物上形成大量微孔，尺寸为0.5～2nm。
在一种实施方式中，例如，所述多个纳米颗粒、纳米纤维嵌于所述聚合物中，所述至少一层薄膜包覆所述多个纳米颗粒、纳米纤维及所述聚合物。
在一种实施方式中，例如，所述多个纳米颗粒、纳米纤维中的至少一部分嵌于所述聚合物中，所述至少一层薄膜的最外层薄膜包覆所述多个纳米颗粒、所述聚合物及其它层薄膜。
在一种实施方式中，例如，所述三维石墨烯包括无规则地聚集在一起的若干片多层石墨烯和/或单层石墨烯。
在一种实施方式中，例如，在所述若干片多层石墨烯中，每一片石墨烯的碳原子层数为3～6层。
在一种实施方式中，例如，所述纳米颗粒、纳米纤维尺寸为优选2～30nm。
在一种实施方式中，例如，所述嵌于三维石墨烯基体的聚合物包括导电聚合物、醋酸纤维素，脂肪族聚酰胺聚合物、芳香族聚酰胺聚合物。
在一种实施方式中，例如，所述嵌于聚合物中的纳米颗粒、纳米纤维包括碳纳米颗粒、纳米纤维，金属纳米颗粒、纳米纤维，硫纳米颗粒、纳米纤维，氧化物纳米颗粒、纳米纤维，硫化物纳米颗粒、纳米纤维，半导体纳米颗粒、纳米纤维和/或聚合物纳米颗粒、纳米纤维，所述碳纳米颗粒、纳米纤维包括石墨烯量子点、碳纳米管和碳纤维之一；所述金属纳米颗粒、纳米纤维包括Pt纳米颗粒、纳米纤维、Au纳米颗粒、纳米纤维和Ag纳米颗粒、纳米纤维之一；所述氧化物纳米颗粒、纳米纤维包括MnO2纳米颗粒、纳米纤维、锂复合氧化物纳米颗粒、纳米纤维、Li4Ti5O12纳米颗粒、纳米纤维、镍钴锰酸锂纳米颗粒、纳米纤维、Mn3O4纳米颗粒、纳米纤维、MnO纳米颗粒、纳米纤维、NiO纳米颗粒、纳米纤维、Co3O4纳米颗粒、纳米纤维、Fe2O3纳米颗粒、纳米纤维、Fe3O4纳米颗粒、纳米纤维、V2O5纳米颗粒、纳米纤维和TiO2纳米颗粒、纳米纤维之一；所述硫化物纳米颗粒、纳米纤维包括MoS2纳米颗粒、纳米纤维；所述半导体纳米颗粒、纳米纤维包括Si纳米颗粒、纳米纤维和ZnO纳米颗粒、纳米纤维之一；所述聚合物纳米颗粒、纳米纤维包括醋酸纤维素纳米颗粒、纳米纤维，脂肪族聚酰胺纳米颗粒、纳米纤维、芳香族聚酰胺纳米颗粒、纳米纤维、导电聚合物纳米颗粒、纳米纤维和所述聚合物的复合聚合物纳米颗粒、纳米纤维之一。
在一种实施方式中，例如，所述至少一层薄膜中每一单层薄膜厚度为1-10nm。
在一种实施方式中，例如，所述薄膜包括碳薄膜、金属薄膜、硫薄膜、氧化物薄膜、硫化物薄膜、半导体薄膜和/或聚合物薄膜，所述碳薄膜包括石墨烯、金刚石薄膜和无定形碳薄膜之一；所述金属薄膜包括Pt薄膜、Au薄膜和Ag薄膜之一；所述氧化物薄膜包括MnO2薄膜、锂复合氧化物薄膜、Li4Ti5O12薄膜、Mn3O4薄膜、MnO薄膜、NiO薄膜、Co3O4薄膜、Fe2O3薄膜、Fe3O4薄膜、V2O5薄膜和TiO2薄膜之一；所述硫化物薄膜包括MoS2薄膜；所述半导体薄膜包括Si薄膜和ZnO薄膜之一；所述聚合物薄膜包括醋酸纤维素薄膜，脂肪族聚酰胺薄膜、芳香族聚酰胺薄膜、导电聚合物薄膜和所述聚合物的复合聚合物薄膜之一。
在一种实施方式中，例如，对所述嵌于三维石墨烯中的聚合物通过物理或化学的方法进行改性，所述改性包括在所述聚合物中造成空位、边缘缺陷、在所述聚合物中掺杂原子、在所述聚合物中共价连接官能团、在所述聚合物中嵌入高分子单体或高分子寡聚物，和/或在所述聚合物中加入无机微粒。
在一种实施方式中，例如，在上述方法中，所述聚合物中嵌入多个纳米颗粒、纳米纤维和/或所述聚合物表面制备至少一层薄膜的方法包括：水热法、电化学沉积法、湿化学法沉积法、气相沉积法方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1是本发明的聚合物石墨烯复合过滤膜结构示意图；
图2是本发明的聚合物石墨烯复合过滤膜中所述三维石墨烯基体的示意图；
图3是本发明的聚合物石墨烯复合过滤膜中所述三维石墨烯基体的示意图；
图4是本发明的聚合物石墨烯复合过滤膜中所述三维石墨烯基体的SEM图；
图5是本发明的聚合物石墨烯复合过滤膜中所述聚合物三维石墨烯复合材料的SEM图；
图6是本发明一实施例提供的聚合物-纳米颗粒复合材料结构示意图；
图7是本发明一实施例提供的聚合物-纳米纤维复合材料结构示意图；
图8是本发明一实施例提供的聚合物-薄膜复合材料结构示意图；
图1是本发明的聚合物石墨烯复合过滤膜的示意图。图1中1代表三维石墨烯基体，图1中2代表嵌于三维石墨烯基体中的聚合物(示意图并不代表三维石墨烯和聚合物的具体形状，实际聚合物完全或部分填充三维石墨烯基体中的孔)。图2、3三维石墨烯基体的示意图。图4是三维石墨烯基体的SEM图。图2、3、4可见三维石墨烯基体中的石墨烯纳米片无规则排列，形成多孔三维机构。图5是聚合物三维石墨烯复合材料的SEM图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
石墨烯(Graphene)具有碳原子密堆积的单原子层结构，具有良好的导电性和高比表面积。经过近几年的发展，石墨烯在电子器件、光电、能源方面具备了相当的研究与应用，是理想的超级电容器碳基材料。但石墨烯也有缺点，普通方法制备的石墨烯和活性炭相似，需要在高压下压制电极以保持电极结构稳定，过程中容易发生堆叠现象，导致材料比表面积和离子电导率下降。因此，发展合适的制备方法，制备有稳定结构的石墨烯，并对石墨烯进行表面修饰，与其他材料形成复合电极材料是一种必要的措施。纳米颗粒和薄膜具有良好的导电、导热和化学特性。但纳米颗粒自然状态呈松散粉末，要将其置备成宏观的器件、部件，成型是很大的一个问题，此外纳米颗粒容易发生团聚，团聚后很多纳米颗粒的优异性质会受到不良影响；薄膜同样也难以形成宏观定型的器件结构，并且定型过程中还容易破坏薄膜的微观结构，造成性能的损失甚至消失。
本发明的发明人通过将聚合物石墨烯复合过滤膜将聚合物、纳米颗粒、纳米纤维、石墨烯材料和或/薄膜材料结合在一起，制备得到的聚合物石墨烯复合过滤膜，实现了由零维到三维的纳米材料结合，充分发挥了上述各种尺寸纳米材料的优点，而同时又避免了各材料的缺点。该聚合物石墨烯复合过滤膜具有以下优点：
1)作为聚合物石墨烯复合过滤膜基底的三维石墨烯基体为聚合物提供了多孔三维结构，具有稳定的结构和优异的机械强度，为聚合物提供了有效的支撑。
2)三维石墨烯有效提高了嵌于其中的聚合物的比表面积，大幅增加了聚合物过滤膜与过滤溶液的接触面积，有利于充分发挥聚合物的过滤性能。
3)通过对聚合物材料或聚合物石墨烯复合过滤膜进行改性，可在不破坏结构的情况下，大大改善了聚合物的亲水性(疏水性)和亲油性(疏油性)，极大地改善了水性或油性液体在聚合物石墨烯复合过滤膜中的浸润，使得聚合物石墨烯复合过滤膜的应用范围更广。
4)将纳米颗粒、纳米纤维负载到聚合物材料之上，纳米材料活性物质被三维结构分散、隔离开，从而避免了纳米材料之间的团聚，有利于保持纳米材料的优异性能；在纳米材料和聚合物材料之上制备薄膜材料，薄膜材料将纳米颗粒、纳米纤维和聚合物材料包裹起来，可以防止应用过程中纳米材料从聚合物材料上脱落以及聚合物的损耗，极大增加了聚合物石墨烯复合过滤膜的循环性、耐用性。
5)三维石墨烯基体具有多孔结构，其内部具有大量的介孔，平均孔径小于20nm左右，这有效结合了石墨烯和多孔碳材料的优点，同时提供了薄片结构和介孔结构，增加了石墨烯的应用范围。
综上所述，本发明完美的结合了聚合物材料、石墨烯、纳米颗粒、纳米纤维、薄膜等材料的各项优点，并成功克服了各种材料单独使用时的缺点和不足，在保持纳米尺寸效应的同时使复合材料的尺寸由纳米量级达到宏观量级，在宏观尺寸下有效地保持了纳米尺寸特性，有效的解决了以往石墨烯和其它纳米材料在宏观尺度使用时失去纳米材料特性的问题。该复合材料是一种有广阔应用前景的新一代纳米复合材料。
实施例1聚酰胺石墨烯-TiO2纳米颗粒复合过滤膜
以三维石墨烯为基体，在多孔结构内制备聚酰胺，在嵌于三维石墨烯中的聚酰胺内嵌入TiO2纳米颗粒，制备聚酰胺石墨烯-TiO2纳米颗粒复合过滤膜。
以CH4为前驱体，通过PECVD法在Cu上制备三维石墨烯，得到三维石墨烯基体。以O2的等离子体轰击10分钟进行表面改性，使用化学法进行活化。通过所述活化步骤，在石墨烯片层上形成大量微孔，尺寸为0.5～2nm。当然，所述活化并不限于上述用O2的等离子体轰击，还可以包括其他活化方法。无论用何种活化方法，只要能够在石墨烯片层上形成大量纳米级别的微孔即可。
将三甲苯酰氯溶解在二氯甲烷中，然后将2亲水型纳米TiO2分散在溶液中，加入三乙胺，在40℃下恒温搅拌24h，反应终了后直接减压抽滤，得白色粉末状固体，同时用适量的二氯甲烷反复冲洗该固体数次，放入真空干燥箱中25℃度真空干燥2h，取出得到改性的TiO2纳米颗粒。首先量取适量的三乙胺溶于纯水中，作为水相溶剂，接着将间苯二胺溶解于其中配制成浓度为2％的溶液，然后加入十二烷基磺酸钠水溶液作正己烷配制成浓度为0.1％的溶液，将改性后的纳米TiO2加入到三甲苯酰氯溶液中，超声分散1h。在室温下三维石墨烯基体浸入间苯二胺溶液中2min取出沥干后，浸入刚超声结束的三甲苯酰氯溶液中20s，在90℃的烘箱中干燥热处理15min，清洗干燥后即得到聚酰胺石墨烯-TiO2纳米颗粒复合过滤膜。
图6展示了本发明-实施例聚酰胺石墨烯-TiO2纳米颗粒复合材料的可能结构，纳米颗粒嵌于聚酰胺石墨烯复合物材料中。图中1为石墨烯，2为嵌于聚酰胺内的Ag纳米颗粒，3为嵌于石墨烯结构中的聚酰胺。
实施例2醋酸纤维素石墨烯-聚酰胺薄膜复合过滤膜
以三维石墨烯为基体，在多孔结构内制备醋酸纤维素，在嵌于三维石墨烯中的醋酸纤维素表面制备至少一层聚酰胺薄膜，制备醋酸纤维素石墨烯-聚酰胺薄膜复合过滤膜。
以CH4为前驱体，通过PECVD法在Cu上制备三维石墨烯，得到三维石墨烯基体。以O2的等离子体轰击10分钟进行表面改性，使用化学法进行活化。通过所述活化步骤，在石墨烯片层上形成大量微孔，尺寸为0.5～2nm。当然，所述活化并不限于上述用O2的等离子体轰击，还可以包括其他活化方法。无论用何种活化方法，只要能够在石墨烯片层上形成大量纳米级别的微孔即可。
制备嵌于三维石墨烯中的醋酸纤维素，将一定量醋酸纤维素、聚乙二醇、四甘醇加入N-甲基吡咯烷酮中溶解，在140℃下高速搅拌3h混合溶解，很稳脱泡3h，然后将三维石墨烯基体浸入上述溶液中浸泡1min，取出后甩干，在40℃干燥12h，移至室温蒸馏水中试水性溶液析出，然后置入50wt％甘油-水溶液中浸泡48h取出晾干备用。
在醋酸纤维素石墨烯材料上制备聚酰胺薄膜，首先量取适量的三乙胺溶于纯水中，作为水相溶剂，接着将间苯二胺溶解于其中配制成浓度为2％的溶液，然后加入十二烷基磺酸钠水溶液作正己烷配制成浓度为0.1％的溶液。在室温下醋酸纤维素石墨烯材料浸入间苯二胺溶液中2min取出沥干后，浸入刚超声结束的三甲苯酰氯溶液中5s，在60℃的烘箱中干燥热处理15min，清洗干燥后即得到醋酸纤维素石墨烯-聚酰胺薄膜。
图7展示了本发明-实施例醋酸纤维素石墨烯-聚酰胺薄膜复合过滤膜的可能结构，聚酰胺薄膜包覆于醋酸纤维素石墨烯复合物材料表面。图中1为石墨烯，2为嵌于石墨烯结构中的醋酸纤维素，3为包覆在醋酸纤维素表面的聚酰胺。
实施例3聚酰胺石墨烯-碳纳米管纤维复合过滤膜
以三维石墨烯为基体，在多孔结构内制备聚酰胺，在嵌于三维石墨烯中的聚酰胺内嵌入碳纤维，制备聚酰胺石墨烯-碳纤维复合过滤膜。
以CH4为前驱体，通过PECVD法在Cu上制备三维石墨烯，得到三维石墨烯基体。以O2的等离子体轰击10分钟进行表面改性，使用化学法进行活化。通过所述活化步骤，在石墨烯片层上形成大量微孔，尺寸为0.5～2nm。当然，所述活化并不限于上述用O2的等离子体轰击，还可以包括其他活化方法。无论用何种活化方法，只要能够在石墨烯片层上形成大量纳米级别的微孔即可。
首先量取适量的三乙胺溶于纯水中，作为水相溶剂，接着将间苯二胺溶解于其中配制成浓度的2％的溶液，然后加入十二烷基磺酸钠水溶液作正己烷配制成浓度为0.05％的溶液。在室温下三维石墨烯基体浸入间苯二胺溶液中2min取出沥干后，然后浸入三甲苯酰氯溶液中10s，在60℃的烘箱中干燥热处理15min，清洗干燥后即得到聚酰胺石墨烯复合材料，其中聚酰胺部分填充三维石墨烯基体中的孔。
在上述复合材料的剩余未填充孔洞中加入碳纳米管，然后在前述材料上重复聚酰胺的填充过程，制备聚酰胺完全填充三维石墨烯中多孔结构的复合材料，即得到聚酰胺石墨烯-碳纳米管纤维复合过滤膜
图8展示了本发明-实施例聚聚酰胺石墨烯-碳纳米管纤维复合过滤膜的可能结构，碳纳米管纤维嵌于聚酰胺石墨烯复合物材料中。图中1为石墨烯，2为嵌于石墨烯结构中的聚酰胺，3为包覆在聚酰胺中的碳纳米管纤维。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (12)

1.一种聚合物石墨烯复合过滤膜，包括三维石墨烯基体、嵌于所述三维石墨烯基体中的聚合物和嵌于所述聚合物中的多个纳米颗粒、纳米纤维和/或依附于聚合物上的至少一层薄膜，其中的三维石墨烯基体、聚合物、纳米颗粒、纳米纤维不需要同步制备，其中的三维石墨烯基体有多孔结构，平均孔道直径为10nm～100nm，聚合物的平均尺寸为5nm～100nm，完全或部分填充三维石墨烯基体中的孔，聚合物为多孔结构，平均孔道直径为0.5nm～5nm，还包括活化步骤，通过所述活化步骤，在石墨烯和/或聚合物上形成大量微孔，尺寸为0.5～2nm。
2.根据权利要求1所述的聚合物石墨烯复合过滤膜，其特征在于，所述多个纳米颗粒、纳米纤维嵌于所述聚合物中，所述至少一层薄膜包覆所述多个纳米颗粒、纳米纤维及所述聚合物。
3.根据权利要求1所述的聚合物石墨烯复合过滤膜，其特征在于，所述多个纳米颗粒、纳米纤维中的至少一部分嵌于所述聚合物之上，所述至少一层薄膜的最外层薄膜包覆所述多个纳米颗粒、纳米纤维、所述聚合物及其它层薄膜。
4.根据权利要求1所述的聚合物石墨烯复合过滤膜，其特征在于，所述三维石墨烯基体包括无规则地聚集在一起的若干片多层石墨烯纳米片和/或单层石墨烯纳米片。
5.根据权利要求4所述的聚合物石墨烯复合过滤膜，其特征在于，在所述若干片多层石墨烯中，每一片石墨烯的碳原子层数为3～6层。
6.根据权利要求1～4的任一项所述的聚合物石墨烯复合过滤膜，其特征在于，所述纳米颗粒、纳米纤维尺寸为2～30nm。
7.根据权利要求1～4的任一项所述的聚合物石墨烯复合过滤膜，其特征在于，所述嵌于三维石墨烯基体中的聚合物包括导电聚合物、醋酸纤维素、脂肪族聚酰胺聚合物或芳香族聚酰胺聚合物。
8.根据权利要求1～4的任一项所述的聚合物石墨烯复合过滤膜，其特征在于，所述嵌于聚合物中的纳米颗粒、纳米纤维包括碳纳米颗粒、纳米纤维，金属纳米颗粒、纳米纤维，硫纳米颗粒、纳米纤维，氧化物纳米颗粒、纳米纤维，硫化物纳米颗粒、纳米纤维，半导体纳米颗粒、纳米纤维和/或聚合物纳米颗粒、纳米纤维，所述碳纳米颗粒、纳米纤维包括石墨烯量子点、碳纳米管和碳纤维之一；所述金属纳米颗粒、纳米纤维包括Pt纳米颗粒、纳米纤维、Au纳米颗粒、纳米纤维和Ag纳米颗粒、纳米纤维之一；所述氧化物纳米颗粒、纳米纤维包括MnO2纳米颗粒、纳米纤维、锂复合氧化物纳米颗粒、纳米纤维、Mn3O4纳米颗粒、纳米纤维、MnO纳米颗粒、纳米纤维、NiO纳米颗粒、纳米纤维、Co3O4纳米颗粒、纳米纤维、Fe2O3纳米颗粒、纳米纤维、Fe3O4纳米颗粒、纳米纤维、V2O5纳米颗粒、纳米纤维和TiO2纳米颗粒、纳米纤维之一；所述硫化物纳米颗粒、纳米纤维包括MoS2纳米颗粒、纳米纤维；所述半导体纳米颗粒、纳米纤维包括Si纳米颗粒、纳米纤维和ZnO纳米颗粒、纳米纤维之一；所述聚合物纳米颗粒、纳米纤维包括醋酸纤维素纳米颗粒、纳米纤维，脂肪族聚酰胺纳米颗粒、纳米纤维、芳香族聚酰胺纳米颗粒、纳米纤维或导电聚合物纳米颗粒、纳米纤维。
9.根据权利要求1～4的任一项所述的聚合物石墨烯复合过滤膜，其特征在于，所述至少一层薄膜中每一单层薄膜厚度为1～10nm。
10.根据权利要求1～4的任一项所述的聚合物石墨烯复合过滤膜，其特征在于，所述薄膜包括碳薄膜、金属薄膜、硫薄膜、氧化物薄膜、硫化物薄膜、半导体薄膜和/或聚合物薄膜，所述碳薄膜包括石墨烯、金刚石薄膜和无定形碳薄膜之一；所述金属薄膜包括Pt薄膜、Au薄膜和Ag薄膜之一；所述氧化物薄膜包括MnO2薄膜、锂复合氧化物薄膜、Mn3O4薄膜、MnO薄膜、NiO薄膜、Co3O4薄膜、Fe2O3薄膜、Fe3O4薄膜、V2O5薄膜和TiO2薄膜之一；所述硫化物薄膜包括MoS2薄膜；所述半导体薄膜包括Si薄膜和ZnO薄膜之一；所述聚合物薄膜包括醋酸纤维素薄膜、 脂肪族聚酰胺薄膜、芳香族聚酰胺薄膜或导电聚合物薄膜。
11.根据权利要求1～4的任一项所述的聚合物石墨烯复合过滤膜，其特征在于，对嵌于三维石墨烯基体 中的聚合物通过物理或化学的方法进行改性，所述改性包括在所述聚合物中造成空位、边缘缺陷，在所述聚合物中掺杂原子，对所述聚合物进行氧化，在所述聚合物中共价连接官能团、在所述聚合物共价连接嵌入高分子单体或寡聚物，和/或在所述聚合物中加入无机微粒。
12.根据权利要求1～4任一项所述的聚合物石墨烯复合过滤膜，其特征在于，在所述聚合物中嵌入多个纳米颗粒、纳米纤维和/或至少一层薄膜包括：通过水热法、电化学沉积法、湿化学法或气相沉积法方法在所述聚合物中嵌入多个纳米颗粒、纳米纤维和/或在聚合物表面的至少一层薄膜。
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CN111547710B (zh) * 2020-04-03 2022-06-07 新奥（内蒙古）石墨烯材料有限公司 石墨烯基复合材料及其制备方法和应用
CN112495195B (zh) * 2020-11-06 2022-04-12 大连理工大学 一种氧化石墨烯/碳纳米管非对称分离膜的制备方法及应用方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20130033794A (ko) * 2011-09-27 2013-04-04 한국전자통신연구원 필터 제조 방법 및 이에 의해 제조된 필터
WO2016171615A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-27 Ngee Ann Polytechnic Graphene-based membrane and method of producing the same
CN105289322A (zh) * 2015-09-25 2016-02-03 天津工业大学 一种基于超薄支撑层的复合正渗透膜及其制备方法
CN105161310A (zh) * 2015-09-30 2015-12-16 清华大学深圳研究生院 石墨烯基复合电极材料及其制备方法
CN105668555B (zh) * 2016-01-07 2018-04-06 中国科学院化学研究所 一种制备三维石墨烯的方法
US20190224628A1 (en) * 2016-08-30 2019-07-25 Swinburne University Of Technology Porous Graphene-Based Films And Processes For Preparing The Films
CN106422816B (zh) * 2016-09-22 2018-11-27 华中科技大学 石墨烯泡沫-聚多巴胺复合膜的制备及其产物与应用
CN107170586B (zh) * 2017-05-10 2019-03-29 中山大学 金属配位超分子网格与三维石墨烯块状复合材料、制备方法、用途以及超级电容电极

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