本发明涉及膜制备的,具体涉及一种mxene-tfn膜及制备方法。
背景技术:
1、二维过渡金属碳/氮化物(mxene)主要由max相三元金属陶瓷材料进行选择性刻蚀得到,分子中存在多相吸附位点(如-oh、-o、-f等),相较于传统无机材料,mxene材料是一种更有效的吸附剂,吸附平衡时间短、吸附容量大,可被用于环境废水的处理过程。
2、近来,基于mxene特殊的微观结构和优异的理化性质,mxene基膜逐渐在废水处理领域展现出良好的应用前景。然而,在实际应用过程中,mxene基膜在水溶液中的不稳定性以及mxene基膜间缺乏界面相容性,制约着mxene基膜的结构稳定性和分离性能,限制了mxene基膜的实际应用。
3、综上,现需要设计一种mxene-tfn膜及制备方法来解决现有技术中上述问题。
技术实现思路
1、本发明提出了一种mxene-tfn膜及制备方法,解决了传统mxene基膜水溶液中易氧化、易溶胀等问题。
2、为达到解决上述技术问题的目的,本发明采用如下技术方案:
3、一种mxene-tfn膜的制备方法包括以下步骤:
4、s1、采用温和选择性刻蚀法,将ti3alc2经过刻蚀、离心洗涤、超声制备ti3c2txmxene纳米片溶液;
5、s2、取mxene纳米片溶液和da粉末在缓冲溶液中混合后,超声使其均匀改性;再与含胺基单体溶液混合,得到改性mxene水相溶液;
6、s3、将改性mxene水相溶液真空抽滤于聚合物基底上,再与均苯三甲酰氯/正己烷油相溶液界面聚合反应,之后放入真空干燥箱中热处理,得到mxene-tfn膜。
7、在本发明的一些实施例中,所述步骤s2中mxene的浓度范围为0.05~0.5g/l;da的浓度范围为0.1~2g/l;mxene与da浓度比为1~5:5~1。
8、在本发明的一些实施例中,所述步骤s2中含胺基单体溶液为多巴胺、哌嗪(pip)、间苯二胺(mpd)、三亚乙基四胺(teta)、四亚乙基五胺(tepa)溶液中的至少一种;
9、所述含胺基单体溶液浓度范围为0.1~3wt%。
10、在本发明的一些实施例中,所述步骤s1中采用的刻蚀试剂为hcl和lif溶液;刻蚀条件为35℃,磁力搅拌24h;所述步骤s1中的离心条件为5000rpm,20min;洗涤试剂为去离子水和乙醇;洗涤至溶液ph在6左右。
11、在本发明的一些实施例中,所述步骤s2中,缓冲溶液采用tris-hcl缓冲溶液,其浓度为10mm,ph=8.5;改性时间为0~120min。
12、在本发明的一些实施例中,所述步骤s3中聚合物基底为碱化处理的聚丙烯腈微滤膜(pan-cooh)、聚醚砜微滤膜(pes)、醋酸纤维素微滤膜(ca)和混合纤维素微滤膜(mce)中的任一种。
13、在本发明的一些实施例中,所述步骤s3中均苯三甲酰氯/正己烷油相溶液浓度范围为0.01~0.2w/v%;界面聚合反应时间为20~120s。
14、在本发明的一些实施例中,所述步骤s3中微滤膜孔径为0.1μm、0.22μm或0.45μm。
15、在本发明的一些实施例中,所述步骤s3中的热处理温度为40~100℃,时间为30~120min。
16、在本发明的一些实施例中,还提供了一种mxene-tfn膜,其通过上述方法制备而成。
17、本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果:
18、1、本发明利用仿生材料da改性mxene,可同时调控mxene表面性能和层间结构,提高了mxene结构稳定性,解决mxene在水溶液中易溶胀、易氧化的问题;
19、2、本发明将mxene作为水相单体之一,直接参与界面聚合反应生成聚酰胺层,使得mxene分离层不易脱落;利用da和mxene在水相溶液中的协同作用,强化了mxene基膜各层间界面相互作用,增强mxene-tfn复合膜机械性能;
20、3、本发明的mxene-tfn膜可用于高效处理含铀废水,且具有性能稳定性;
21、4、本发明提供了一种简单、温和、方便的mxene基复合膜的制备方法,同时提供了一种稳定性好、性能优异的mxene-tfn膜。
1.一种mxene-tfn膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s2中mxene的浓度范围为0.05~0.5g/l;da的浓度范围为0.1~2g/l;mxene与da浓度比为1~5:5~1。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s2中含胺基单体溶液为多巴胺、哌嗪(pip)、间苯二胺(mpd)、三亚乙基四胺(teta)、四亚乙基五胺(tepa)溶液中的至少一种;
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中采用的刻蚀试剂为hcl和lif溶液;刻蚀条件为35℃,磁力搅拌24h;所述步骤s1中的离心条件为5000rpm,20min;洗涤试剂为去离子水和乙醇;洗涤至溶液ph=6。
5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s2中,缓冲溶液采用tris-hcl缓冲溶液,其浓度为10mm,ph=8.5;改性时间为0~120min。
6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s3中聚合物基底为碱化处理的聚丙烯腈微滤膜(pan-cooh)、聚醚砜微滤膜(pes)、醋酸纤维素微滤膜(ca)和混合纤维素微滤膜(mce)中的任一种。
7.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s3中均苯三甲酰氯/正己烷油相溶液浓度范围为0.01~0.2w/v%;界面聚合反应时间为20~120s。
8.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s3中微滤膜孔径为0.1μm、0.22μm或0.45μm。
9.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤s3中的热处理温度为40~100℃,时间为30~120min。
10.一种mxene-tfn膜,其特征在于,通过权利要求1-9任一项所述的制备方法制备而成。
