CN111334831A - 一种通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜及其制备方法，该方法包含：步骤1，制备具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液；步骤2，制备铜电镀液；步骤3，将低浓度水溶性改性石墨烯溶液加入铜电镀液中，搅拌均匀；步骤4，向所得的溶液中放入纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源；步骤5，继续添加更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，继续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯复合铜过滤膜。本发明提供的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜及其制备方法，将石墨烯均匀的复合在铜网内外表面，不仅增加铜网的过滤面积，还增加了铜过滤芯的抗菌性，且石墨烯的加入加快了电镀反应。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨烯复合铜过滤膜及其制备方法，具体地，涉及一种通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜及其制备方法。
背景技术
石墨烯是一种由一层碳原子构成的二维片状材料，石墨烯材料的抗菌抗病毒能力主要基于以下几种机制的混合协同作用：1)物理切割，也称纳米刀(Nano-Knives)，石墨烯材料尖锐物理边缘可有效切割细菌病毒表面，破坏细胞壁和膜结构，造成胞内物质泄漏和代谢紊乱，最终导致细菌病毒死亡，是石墨烯材料的主要抗菌抗病毒机制之一；2)膜表面成分提取(Insertion and Extraction)，石墨烯材料具有大的比表面积和疏水性，可以有效通过接触或插入方式吸附结合细菌病毒表面的磷脂分子，从而破坏其细胞膜结构引起细菌病毒死亡；3)物理捕获(Wrapping)，石墨烯材料会通过包裹方式将细菌同周围介质隔离，进而阻断其增殖，起到抑菌作用；4)氧化应激作用(ROS)，在同细菌接触过程中，石墨烯表面缺陷和尖锐的边缘结构均会诱导细菌产生活性氧成分，从而导致其正常生理代谢紊乱，造成细菌死亡。除了上述主要抗菌抗病毒机制外，电荷传导也是重要的石墨烯抗菌机制，该机制通过石墨烯传导细菌表面电荷，破坏细胞膜的生理活动和功能，造成细菌代谢紊乱，进而促进细菌死亡。
铜网过滤膜是将铜线通过一定的编织方式，形成铜网，可以用于各种颗粒粉沫、瓷土及玻璃器印花的过滤液体、气体等。将石墨烯复合在铜网上，可以增加了铜复合过滤膜的抗菌性，扩展铜网的用途，具有较大的市场前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种石墨烯复合铜过滤膜及其制备方法，制备稳定性的水溶性改性石墨烯溶液，通过不断加入新的电镀液，保持电镀液中石墨烯的浓度，从而使得改性石墨烯和铜复合协同生长在铜网上，形成石墨烯复合铜过滤膜，不仅增加铜网的过滤面积，还增加了铜过滤芯的抗菌性，且石墨烯的加入加快了电镀反应。
为了达到上述目的，本发明提供了一种通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其中，所述的方法包含：步骤1，制备具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液；步骤2，制备铜电镀液；步骤3，将步骤1中制备的低浓度水溶性改性石墨烯溶液加入步骤2制备的铜电镀液中，搅拌均匀；步骤4，向步骤3所得的溶液中放入纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，进行反应；步骤5，继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
上述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其中，所述的步骤1中包含：步骤1.1，制备氧化石墨烯浆料；步骤1.2，在氧化石墨烯上接枝铜离子；步骤1.3，制成一定浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液。
上述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其中，所述的步骤1.1中，将氧化石墨烯粉体及改性剂加入到去离子水中，搅拌40～60min，将温度升至50～80℃后，超声分散处理15～20min，制备改性氧化石墨烯浆料。
上述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其中，所述的步骤1.2中，向改性氧化石墨烯浆料中加入含铜离子的水溶性化合物，再通过超声处理20～30min，进行接枝；含铜离子的水溶性化合物包含氯化铜、硫酸铜，加入后混合物中的铜离子与氧化石墨烯的质量比为1:1。
上述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其中，所述的步骤1.3中，将步骤1.2所得的混合物分成若干份，分别加入不同量的去离子水，配置成具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液，按质量百分比计其浓度梯度分别为1％、2％、5％、8％、10％。
上述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其中，所述的步骤2中，制备电镀液是向去离子水中加入焦磷酸铜、焦磷酸钾和硝酸铜，搅拌均匀，再加入酸碱添加剂并搅匀，以调节pH值范围到6～7；酸碱添加剂包含盐酸。
上述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其中，所述的步骤3中，低浓度水溶性改性石墨烯溶液与铜电镀液的体积比为1：1～5。
上述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其中，所述的步骤4中，将纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，正极的纯铜电极形成铜离子，在负极改性石墨烯与铜离子复合到铜芯表面，形成石墨烯复合铜过滤膜。
上述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其中，所述的步骤5中，每反应5～10分钟，依次按浓度顺序继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，每次的添加量与原混合液的体积比均为1：1～5，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
本发明还提供了通过上述的方法制备的石墨烯复合铜过滤膜。
本发明提供的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜及其制备方法具有以下优点：
本发明通过化学法，利用石墨烯与铜离子一起协同生长在铜网上面，提高复合金属过滤膜的过滤精度，同时将石墨烯的抗菌性移植到薄膜上，增加使用寿命等。
该石墨烯复合铜过滤膜将石墨烯均匀的复合在铜网内外表面，不仅增加铜网的过滤面积，还增加了铜过滤芯的抗菌性，且石墨烯的加入加快了电镀反应。该制备方法工艺简单，成本较低，具有较大的市场前景。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明提供的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其包含：
步骤1，制备具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液；步骤2，制备铜电镀液；步骤3，将步骤1中制备的低浓度水溶性改性石墨烯溶液加入步骤2制备的铜电镀液中，搅拌均匀；步骤4，向步骤3所得的溶液中放入纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，进行反应；步骤5，继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
步骤1中包含：步骤1.1，制备氧化石墨烯浆料；步骤1.2，在氧化石墨烯上接枝铜离子；步骤1.3，制成一定浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液。
步骤1.1中，将氧化石墨烯粉体及改性剂加入到去离子水中，搅拌40～60min，将温度升至50～80℃后，超声分散处理15～20min，制备改性氧化石墨烯浆料；按质量百分比计，溶液中加入的氧化石墨烯为1％～10％，改性剂为0.1％～1％。
氧化石墨烯是采用机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等中的任意一种方法制备的氧化石墨烯。
改性剂包含聚乙烯醇、羟丙基纤维素、聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮(PVP)、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、脱氧胆酸钠、氨基硅氧烷、十八胺、硅烷偶联剂等中的任意一种或多种。
步骤1.2中，向改性氧化石墨烯浆料中加入含铜离子的水溶性化合物，再通过超声处理20～30min，进行接枝；含铜离子的水溶性化合物包含氯化铜和/或硫酸铜，加入后混合物中的铜离子与氧化石墨烯的质量比为1:1。
步骤1.3中，将步骤1.2所得的混合物分成若干份，分别加入不同量的去离子水，配置成具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液，按质量百分比计其浓度梯度分别为1％、2％、5％、8％、10％等。
步骤2中，制备电镀液是向去离子水中加入焦磷酸铜、焦磷酸钾和硝酸铜，搅拌均匀，混合后按质量百分比计焦磷酸铜、焦磷酸钾和硝酸铜的浓度范围分别为1％～10％，再加入酸碱添加剂并搅匀，以调节pH值范围到6～7；酸碱添加剂包含盐酸，其加入量根据调节pH值所需的范围而定。
步骤3中，低浓度水溶性改性石墨烯溶液与铜电镀液的体积比为1：1～5。
步骤4中，将纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，正极的纯铜电极形成铜离子，在负极改性石墨烯与铜离子复合到铜芯表面，形成石墨烯复合铜过滤膜。铜芯优选为铜网的形式。铜网的材质包含黄铜丝、紫铜丝、磷铜丝。铜网的编织方式为平织或斜织而成。
步骤5中，每反应5～10分钟，依次按浓度顺序继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，每次的添加量与原混合液的体积比均为1：1～5，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯复合铜过滤膜。
下面结合实施例对本发明提供的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜及其制备方法做更进一步描述。
实施例1
一种通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其包含：
步骤1，制备具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液。
步骤1中包含：
步骤1.1，制备氧化石墨烯浆料。
将氧化石墨烯粉体及改性剂加入到去离子水中，搅拌40～60min，将温度升至50～80℃后，超声分散处理15～20min，制备改性氧化石墨烯浆料。按质量百分比计，溶液中加入的氧化石墨烯为1％，改性剂为0.1％。
氧化石墨烯是采用机械剥离法制备的氧化石墨烯。
改性剂包含聚乙烯醇、羟丙基纤维素、聚乙二醇中的任意一种或多种。
步骤1.2，在氧化石墨烯上接枝铜离子。
向改性氧化石墨烯浆料中加入含铜离子的水溶性化合物，再通过超声处理20～30min，进行接枝；含铜离子的水溶性化合物包含氯化铜和/或硫酸铜，加入后混合物中的铜离子与氧化石墨烯的质量比为1:1。优选地，按质量百分比计含铜离子的水溶性化合物的加入量为混合物的10％。
步骤1.3，制成一定浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液。
将步骤1.2所得的混合物分成若干份，分别加入不同量的去离子水，配置成具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液，按质量百分比计其浓度梯度分别为1％、2％、5％、8％、10％等。
步骤2，制备铜电镀液。
向去离子水中加入焦磷酸铜、焦磷酸钾和硝酸铜，搅拌均匀，混合后按质量百分比计焦磷酸铜、焦磷酸钾和硝酸铜的浓度范围分别为1％～10％，再加入酸碱添加剂并搅匀，以调节pH值范围到6～7；酸碱添加剂包含盐酸，其加入量根据调节pH值所需的范围而定，按质量百分比计优选为混合溶液的0.5％。
步骤3，将步骤1中制备的低浓度水溶性改性石墨烯溶液加入步骤2制备的铜电镀液中，搅拌均匀。
低浓度水溶性改性石墨烯溶液与铜电镀液的体积比为1：1。
步骤4，向步骤3所得的溶液中放入纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，进行反应。
优选地，将纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，正极的纯铜电极形成铜离子，在负极改性石墨烯与铜离子复合到铜芯表面，形成石墨烯复合铜过滤膜。铜芯优选为铜网的形式。铜网的材质包含黄铜丝。铜网的编织方式为平织。
步骤5，继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
优选地，每反应5～10分钟，依次按浓度顺序继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，每次的添加量与原混合液的体积比均为1：1，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯复合铜过滤膜。
实施例2
一种通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其包含：
步骤1，制备具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液。
步骤1中包含：
步骤1.1，制备氧化石墨烯浆料。
将氧化石墨烯粉体及改性剂加入到去离子水中，搅拌40～60min，将温度升至50～80℃后，超声分散处理15～20min，制备改性氧化石墨烯浆料。
按质量百分比计，溶液中加入的氧化石墨烯为2％，改性剂为0.3％。
氧化石墨烯是采用化学气相沉积法制备的氧化石墨烯。
改性剂包含木质素磺酸钠或聚乙烯吡络烷酮。
向改性氧化石墨烯浆料中加入含铜离子的水溶性化合物，再通过超声处理20～30min，进行接枝；含铜离子的水溶性化合物包含氯化铜和/或硫酸铜，加入后混合物中的铜离子与氧化石墨烯的质量比为1:1。优选地，按质量百分比计含铜离子的水溶性化合物的加入量为混合物的20％。
步骤1.3，制成一定浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液。
将步骤1.2所得的混合物分成若干份，分别加入不同量的去离子水，配置成具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液，按质量百分比计其浓度梯度分别为1％、2％、5％、8％、10％等。
步骤2，制备铜电镀液。
向去离子水中加入焦磷酸铜、焦磷酸钾和硝酸铜，搅拌均匀，混合后按质量百分比计焦磷酸铜、焦磷酸钾和硝酸铜的浓度范围分别为1％～10％，再加入酸碱添加剂并搅匀，以调节pH值范围到6～7；酸碱添加剂包含盐酸，其加入量根据调节pH值所需的范围而定，按质量百分比计优选为混合溶液的1.5％。
步骤3，将步骤1中制备的低浓度水溶性改性石墨烯溶液加入步骤2制备的铜电镀液中，搅拌均匀。
低浓度水溶性改性石墨烯溶液与铜电镀液的体积比为1：2。
步骤4，向步骤3所得的溶液中放入纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，进行反应。
优选地，将纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，正极的纯铜电极形成铜离子，在负极改性石墨烯与铜离子复合到铜芯表面，形成石墨烯复合铜过滤膜。铜芯优选为铜网的形式。铜网的材质包含紫铜丝。铜网的编织方式为斜织。
步骤5，继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
优选地，每反应5～10分钟，依次按浓度顺序继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，每次的添加量与原混合液的体积比均为1：2，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯复合铜过滤膜。
实施例3
一种通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其包含：
步骤1，制备具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液。
步骤1中包含：
步骤1.1，制备氧化石墨烯浆料。
将氧化石墨烯粉体及改性剂加入到去离子水中，搅拌40～60min，将温度升至50～80℃后，超声分散处理15～20min，制备改性氧化石墨烯浆料。
按质量百分比计，溶液中加入的氧化石墨烯为5％，改性剂为0.5％。
氧化石墨烯是采用氧化还原法制备的氧化石墨烯。
改性剂包含十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠。
步骤1.2，在氧化石墨烯上接枝铜离子。
向改性氧化石墨烯浆料中加入含铜离子的水溶性化合物，再通过超声处理20～30min，进行接枝；含铜离子的水溶性化合物包含氯化铜和/或硫酸铜，加入后混合物中的铜离子与氧化石墨烯的质量比为1:1。优选地，按质量百分比计含铜离子的水溶性化合物的加入量为混合物的30％。
步骤1.3，制成一定浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液。
将步骤1.2所得的混合物分成若干份，分别加入不同量的去离子水，配置成具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液，按质量百分比计其浓度梯度分别为1％、2％、5％、8％、10％等。
步骤2，制备铜电镀液。
向去离子水中加入焦磷酸铜、焦磷酸钾和硝酸铜，搅拌均匀，混合后按质量百分比计焦磷酸铜、焦磷酸钾和硝酸铜的浓度范围分别为1％～10％，再加入酸碱添加剂并搅匀，以调节pH值范围到6～7；酸碱添加剂包含盐酸，其加入量根据调节pH值所需的范围而定，按质量百分比计优选为混合溶液的3％。
步骤3，将步骤1中制备的低浓度水溶性改性石墨烯溶液加入步骤2制备的铜电镀液中，搅拌均匀。
低浓度水溶性改性石墨烯溶液与铜电镀液的体积比为1：3。
步骤4，向步骤3所得的溶液中放入纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，进行反应。
优选地，将纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，正极的纯铜电极形成铜离子，在负极改性石墨烯与铜离子复合到铜芯表面，形成石墨烯复合铜过滤膜。铜芯优选为铜网的形式。铜网的材质包含磷铜丝。铜网的编织方式为平织或斜织而成。
步骤5，继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
优选地，每反应5～10分钟，依次按浓度顺序继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，每次的添加量与原混合液的体积比均为1：3，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯复合铜过滤膜。
实施例4
一种通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其包含：
步骤1，制备具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液。
步骤1中包含：
步骤1.1，制备氧化石墨烯浆料。
将氧化石墨烯粉体及改性剂加入到去离子水中，搅拌40～60min，将温度升至50～80℃后，超声分散处理15～20min，制备改性氧化石墨烯浆料。
按质量百分比计，溶液中加入的氧化石墨烯为7％，改性剂为0.8％。
氧化石墨烯是采用机械剥离法或化学气相沉积法制备的氧化石墨烯。
改性剂包含十六烷基三甲基溴化铵或脱氧胆酸钠。
步骤1.2，在氧化石墨烯上接枝铜离子。
向改性氧化石墨烯浆料中加入含铜离子的水溶性化合物，再通过超声处理20～30min，进行接枝；含铜离子的水溶性化合物包含氯化铜和/或硫酸铜，加入后混合物中的铜离子与氧化石墨烯的质量比为1:1。优选地，按质量百分比计含铜离子的水溶性化合物的加入量为混合物的40％。
步骤1.3，制成一定浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液。
将步骤1.2所得的混合物分成若干份，分别加入不同量的去离子水，配置成具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液，按质量百分比计其浓度梯度分别为1％、2％、5％、8％、10％等。
步骤2，制备铜电镀液。
向去离子水中加入焦磷酸铜、焦磷酸钾和硝酸铜，搅拌均匀，混合后按质量百分比计焦磷酸铜、焦磷酸钾和硝酸铜的浓度范围分别为1％～10％，再加入酸碱添加剂并搅匀，以调节pH值范围到6～7；酸碱添加剂包含盐酸，其加入量根据调节pH值所需的范围而定，按质量百分比计优选为混合溶液的4％。
步骤3，将步骤1中制备的低浓度水溶性改性石墨烯溶液加入步骤2制备的铜电镀液中，搅拌均匀。
低浓度水溶性改性石墨烯溶液与铜电镀液的体积比为1：4。
步骤4，向步骤3所得的溶液中放入纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，进行反应。
优选地，将纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，正极的纯铜电极形成铜离子，在负极改性石墨烯与铜离子复合到铜芯表面，形成石墨烯复合铜过滤膜。铜芯优选为铜网的形式。铜网的材质包含黄铜丝或紫铜丝。铜网的编织方式为平织。
步骤5，继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
优选地，每反应5～10分钟，依次按浓度顺序继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，每次的添加量与原混合液的体积比均为1：4，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯复合铜过滤膜。
实施例5
一种通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其包含：
步骤1，制备具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液。
步骤1中包含：
步骤1.1，制备氧化石墨烯浆料。
将氧化石墨烯粉体及改性剂加入到去离子水中，搅拌40～60min，将温度升至50～80℃后，超声分散处理15～20min，制备改性氧化石墨烯浆料。
按质量百分比计，溶液中加入的氧化石墨烯为10％，改性剂为1％。
氧化石墨烯是采用机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等中的任意一种方法制备的氧化石墨烯。
改性剂包含氨基硅氧烷、十八胺、硅烷偶联剂等中的任意一种或多种。
步骤1.2，在氧化石墨烯上接枝铜离子。
向改性氧化石墨烯浆料中加入含铜离子的水溶性化合物，再通过超声处理20～30min，进行接枝；含铜离子的水溶性化合物包含氯化铜和/或硫酸铜，加入后混合物中的铜离子与氧化石墨烯的质量比为1:1。优选地，按质量百分比计含铜离子的水溶性化合物的加入量为混合物的50％。
步骤1.3，制成一定浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液。
将步骤1.2所得的混合物分成若干份，分别加入不同量的去离子水，配置成具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液，按质量百分比计其浓度梯度分别为1％、2％、5％、8％、10％等。
步骤2，制备铜电镀液。
向去离子水中加入焦磷酸铜、焦磷酸钾和硝酸铜，搅拌均匀，混合后按质量百分比计焦磷酸铜、焦磷酸钾和硝酸铜的浓度范围分别为1％～10％，再加入酸碱添加剂并搅匀，以调节pH值范围到6～7；酸碱添加剂包含盐酸，其加入量根据调节pH值所需的范围而定，按质量百分比计优选为混合溶液的5％。
步骤3，将步骤1中制备的低浓度水溶性改性石墨烯溶液加入步骤2制备的铜电镀液中，搅拌均匀。
低浓度水溶性改性石墨烯溶液与铜电镀液的体积比为1：5。
步骤4，向步骤3所得的溶液中放入纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，进行反应。
优选地，将纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，正极的纯铜电极形成铜离子，在负极改性石墨烯与铜离子复合到铜芯表面，形成石墨烯复合铜过滤膜。铜芯优选为铜网的形式。铜网的材质包含黄铜丝、紫铜丝、磷铜丝中的任意一种。铜网的编织方式为斜织。
步骤5，继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
优选地，每反应5～10分钟，依次按浓度顺序继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，每次的添加量与原混合液的体积比均为1：5，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯复合铜过滤膜。
本发明提供的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜及其制备方法，该石墨烯复合铜过滤膜的主要成分包括水溶性改性石墨烯、铜网、化学电镀铜液、酸碱添加剂等。该方法中制备了稳定性的水溶性改性石墨烯溶液，通过不断加入新的电镀液，保持电镀液中石墨烯的浓度，从而使得改性石墨烯和铜复合协同生长在铜网上，形成石墨烯复合铜过滤膜。该石墨烯复合铜过滤膜将石墨烯与铜离子一起生长在铜网内外表面，形成了石墨烯复合铜过滤膜，不仅增加铜网的过滤效率，加快了电镀反应，还增加了铜复合过滤膜的抗菌性。该制备方法工艺简单，成本较低，具有较大的市场前景。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其特征在于，所述的方法包含：
步骤1，制备具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液；
步骤2，制备铜电镀液；
步骤3，将步骤1中制备的低浓度水溶性改性石墨烯溶液加入步骤2制备的铜电镀液中，搅拌均匀；
步骤4，向步骤3所得的溶液中放入纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，进行反应；
步骤5，继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
2.如权利要求1所述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其特征在于，所述的步骤1中包含：
步骤1.1，制备氧化石墨烯浆料；
步骤1.2，在氧化石墨烯上接枝铜离子；
步骤1.3，制成一定浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液。
3.如权利要求2所述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其特征在于，所述的步骤1.1中，将氧化石墨烯粉体及改性剂加入到去离子水中，搅拌40～60min，将温度升至50～80℃后，超声分散处理15～20min，制备改性氧化石墨烯浆料。
4.如权利要求2所述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其特征在于，所述的步骤1.2中，向改性氧化石墨烯浆料中加入含铜离子的水溶性化合物，再通过超声处理20～30min，进行接枝；含铜离子的水溶性化合物包含氯化铜、硫酸铜，加入后混合物中的铜离子与氧化石墨烯的质量比为1:1。
5.如权利要求2所述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其特征在于，所述的步骤1.3中，将步骤1.2所得的混合物分成若干份，分别加入不同量的去离子水，配置成具有浓度梯度的水溶性改性石墨烯溶液，按质量百分比计其浓度梯度分别为1％、2％、5％、8％、10％。
6.如权利要求1所述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其特征在于，所述的步骤2中，制备电镀液是向去离子水中加入焦磷酸铜、焦磷酸钾和硝酸铜，搅拌均匀，再加入酸碱添加剂并搅匀，以调节pH值范围到6～7；酸碱添加剂包含盐酸。
7.如权利要求1所述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其特征在于，所述的步骤3中，低浓度水溶性改性石墨烯溶液与铜电镀液的体积比为1：1～5。
8.如权利要求1所述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其特征在于，所述的步骤4中，将纯铜作为正极，铜芯作为负极，通入电源，正极的纯铜电极形成铜离子，在负极改性石墨烯与铜离子复合到铜芯表面，形成石墨烯复合铜过滤膜。
9.如权利要求1所述的通过化学法制备的石墨烯复合铜过滤膜的方法，其特征在于，所述的步骤5中，每反应5～10分钟，依次按浓度顺序继续添加步骤1中制备的更高浓度的水溶性改性石墨烯溶液，每次的添加量与原混合液的体积比均为1：1～5，并持续通电直到铜电镀液中的铜离子全部还原成铜。
10.一种通过如权利要求1～9中任意一项所述的方法制备的石墨烯复合铜过滤膜。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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