多元复合膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及有机‑无机杂化材料技术领域，公开了一种多元复合膜及其制备方法和应用。该制备方法包括：将含有聚3‑己基噻吩的混合液Ⅰ与电气石和氧化锌接触，然后将所得涂膜液均匀涂布后固化成膜，得到复合膜，接着将复合膜依次与多巴胺溶液、硝酸银溶液和溴化钾溶液接触，通过光还原法得到固载有银/溴化银的多元复合膜。本发明专利技术通过聚3‑己基噻吩、电气石、氧化锌、银/溴化银的协同作用，能够显著拓展复合膜的光谱响应范围，增加复合膜对可见光的利用，还能减少光生电子对‑空穴对的复合，加快水体中污染物的降解；同时，采用膜体形式有利于使用过程中的分离和回收。

【技术实现步骤摘要】
多元复合膜及其制备方法和应用
本专利技术涉及有机-无机杂化材料
，具体涉及一种多元复合膜及其制备方法和应用。
技术介绍
环境污染的控制与治理是21世纪人类面临的重大课题。在众多的环境污染治理技术中，光催化技术是目前太阳能利用中引人注目的领域，主要应用于环境污染治理、光解水制氢、催化CO2还原等方面。其中，通过光催化降解技术除去工业染料废水中的有机染料来降低其对环境的影响，已经成为一个重要的研究领域。金属氧化物半导体材料作为传统的光催化剂，因在有机污染物的降解上表现出优异的性能而受到大量研究者的关注。然而，金属氧化物等传统光催化剂存在光电响应范围较窄、光生电子-空穴对复合率高、容易团聚且使用过程中不易分离和回收等问题，严重阻碍其在实际生活中的应用。因此，要实现此技术应用于大规模的水处理，必须解决光催化剂的光电响应范围较窄、光生电子-空穴对复合率高且使用过程中不易分离和回收的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中光催化剂存在的光电响应范围较窄、光生电子-空穴对复合率高且使用过程中不易分离和回收问题。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种多元复合膜的制备方法，包括以下步骤：(1)在溶剂存在下，将聚3-己基噻吩与聚乙烯吡咯烷酮进行接触混合，得到混合液Ⅰ；(2)将所述混合液Ⅰ依次与电气石和氧化锌进行接触，得到涂膜液；(3)将所述涂膜液涂布于基板上，得到涂布有涂膜液的基板，并在间隔0-3分钟后，将所述涂布有涂膜液的基板进行固化处理以得到复合膜；(4)将所述复合膜与多巴胺溶液进行第一接触反应，得到多巴胺预处理的复合膜；所述多巴胺溶液为由盐酸多巴胺与Tris-HCl缓冲溶液混合而得到的；(5)将所述多巴胺预处理的复合膜依次与硝酸银溶液和XBr溶液进行接触，得到固载有溴化银的复合膜；在所述XBr溶液中，X为碱金属元素；(6)将干燥后的所述固载有溴化银的复合膜在紫外灯下光照10-120min，得到多元复合膜。本专利技术第二方面提供由第一方面所述的多元复合膜的制备方法制得的多元复合膜。本专利技术第三方面提供第二方面所述多元复合膜在降解有机污染物中的应用。本专利技术采用聚3-己基噻吩为基底，将电气石和氧化锌协同配合作为无机填料，能够显著拓展复合膜的光谱响应范围，增加复合膜对可见光的利用，还能减少光生电子对-空穴对的复合，加快水体中污染物的降解；同时，采用膜体形式有利于使用过程中的分离和回收，并且通过硝酸银和溴化钾的协同作用，在光照下能够获得具有良好抗菌活性的银/溴化银。附图说明图1是本专利技术实施例1制得的多元复合膜的表面形貌扫描电子显微镜图；图2是本专利技术实施例2制得的多元复合膜的表面形貌扫描电子显微镜图；图3是本专利技术实施例3制得的多元复合膜的表面形貌扫描电子显微镜图；图4是本专利技术实施例4制得的多元复合膜的表面形貌扫描电子显微镜图；图5是本专利技术实施例5制得的多元复合膜的表面形貌扫描电子显微镜图；图6是本专利技术实施例6制得的多元复合膜的表面形貌扫描电子显微镜图；图7是是本专利技术实施例3制得的多元复合膜的截面形貌扫描电子显微镜图。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。如前所述，本专利技术的第一方面提供了一种多元复合膜的制备方法，包括以下步骤：(1)在溶剂存在下，将聚3-己基噻吩与聚乙烯吡咯烷酮进行接触混合，得到混合液Ⅰ；(2)将所述混合液Ⅰ依次与电气石和氧化锌进行接触，得到涂膜液；(3)将所述涂膜液涂布于基板上，得到涂布有涂膜液的基板，并在间隔0-3分钟后，将所述涂布有涂膜液的基板进行固化处理以得到复合膜；(4)将所述复合膜与多巴胺溶液进行第一接触反应，得到多巴胺预处理的复合膜；所述多巴胺溶液为由盐酸多巴胺与Tris-HCl缓冲溶液混合而得到的；(5)将所述多巴胺预处理的复合膜依次与硝酸银溶液和XBr溶液进行接触，得到固载有溴化银的复合膜；在所述XBr溶液中，X为碱金属元素；(6)将干燥后的所述固载有溴化银的复合膜在紫外灯下光照10-120min，得到多元复合膜。根据一种特别优选的具体实施方式，在步骤(1)中，在溶剂存在下，将聚3-己基噻吩与聚乙烯吡咯烷酮进行接触混合的步骤包括：在40-60℃下，先将聚3-己基噻吩与所述溶剂在搅拌条件下混合以溶解，搅拌速度为250-450rpm，搅拌时间为10-12h，然后将所得混合产物与所述聚乙烯吡咯烷酮进行接触混合，得到混合液I。优选地，在步骤(1)中，所述聚3-己基噻吩、所述溶剂、所述聚乙烯吡咯烷酮的用量质量比为1：6-15：0.1-0.5，优选为1：6-12：0.2-0.4。在该优选情况下，本专利技术获得的多元复合膜能够加快水体中污染物的降解，具有更优的光催化降解效率。优选地，所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种。优选地，在所述XBr溶液中，X为钠和/或钾。优选地，所述接触混合在搅拌存在下进行，所述搅拌的速度为250-450rpm，所述接触混合的温度为35-45℃，所述接触混合的时间为1-3h。根据一种特别优选的具体实施方式，在步骤(2)中，将所述混合液Ⅰ依次与电气石和氧化锌进行接触的步骤包括：先将所述混合液I与所述电气石接触以混合，搅拌溶解10-60min，再将所得产物与所述氧化锌混合，搅拌10-60min，接着将所得混合液II静置2-5h，以得到涂膜液。优选地，在步骤(2)中，所述电气石与所述氧化锌的用量质量比为1：0.8-2.4。在该优选情况下，能够显著拓展复合膜的光谱响应范围，增加复合膜对可见光的利用，还能减少光生电子对-空穴对的复合，从而获得光催化活性更优的多元复合膜。优选地，在步骤(2)中，所述电气石为平均粒径为6-15μm的电气石粉。优选地，在步骤(2)中，所述氧化锌为平均粒径为2-5μm的氧化锌粉体。优选地，在步骤(3)中，所述基板为玻璃基板。优选地，所述涂膜液的用量使得所述涂布有涂膜液的基板上的膜的厚度为100-150μm。优选地，所述固化处理的条件至少包括：温度为15-35℃，时间为6-8h。优选地，在步骤(3)中，在进行所述固化处理之后，取出复合膜，并对复合膜依次进行清洗I和冷冻干燥I。优选地，所述清洗I的溶剂为去离子水，所述冷冻干燥I的温度为零下55℃至零下35℃，所述冷冻干燥I的时间为2-5h。优选地，所述多元复合膜的制备方法还包括：将所述冷冻干燥I处理后的复合膜进行裁剪。优选地，在步骤(4)中，所述多巴胺溶液的浓度为0.005-0.025mol/L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多元复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)在溶剂存在下，将聚3-己基噻吩与聚乙烯吡咯烷酮进行接触混合，得到混合液Ⅰ；/n(2)将所述混合液Ⅰ依次与电气石和氧化锌进行接触，得到涂膜液；/n(3)将所述涂膜液涂布于基板上，得到涂布有涂膜液的基板，并在间隔0-3分钟后，将所述涂布有涂膜液的基板进行固化处理以得到复合膜；/n(4)将所述复合膜与多巴胺溶液进行第一接触反应，得到多巴胺预处理的复合膜；所述多巴胺溶液为由盐酸多巴胺与Tris-HCl缓冲溶液混合而得到的；/n(5)将所述多巴胺预处理的复合膜依次与硝酸银溶液和XBr溶液进行接触，得到固载有溴化银的复合膜；在所述XBr溶液中，X为碱金属元素；/n(6)将干燥后的所述固载有溴化银的复合膜在紫外灯下光照10-120min，得到多元复合膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种多元复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在溶剂存在下，将聚3-己基噻吩与聚乙烯吡咯烷酮进行接触混合，得到混合液Ⅰ；
(2)将所述混合液Ⅰ依次与电气石和氧化锌进行接触，得到涂膜液；
(3)将所述涂膜液涂布于基板上，得到涂布有涂膜液的基板，并在间隔0-3分钟后，将所述涂布有涂膜液的基板进行固化处理以得到复合膜；
(4)将所述复合膜与多巴胺溶液进行第一接触反应，得到多巴胺预处理的复合膜；所述多巴胺溶液为由盐酸多巴胺与Tris-HCl缓冲溶液混合而得到的；
(5)将所述多巴胺预处理的复合膜依次与硝酸银溶液和XBr溶液进行接触，得到固载有溴化银的复合膜；在所述XBr溶液中，X为碱金属元素；
(6)将干燥后的所述固载有溴化银的复合膜在紫外灯下光照10-120min，得到多元复合膜。


2.根据权利要求1所述的多元复合膜的制备方法，其中，在步骤(1)中，所述聚3-己基噻吩、所述溶剂、所述聚乙烯吡咯烷酮的用量质量比为1：6-15：0.1-0.5，优选为1：6-12：0.2-0.4；
优选地，所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；
优选地，在所述XBr溶液中，X为钠和/或钾；
优选地，所述接触混合在搅拌存在下进行，所述搅拌的速度为250-450rpm，所述接触混合的温度为35-45℃，所述接触混合的时间为1-3h。


3.根据权利要求1或2所述的多元复合膜的制备方法，其中，在步骤(2)中，将所述混合液Ⅰ依次与电气石和氧化锌进行接触的步骤包括：先将所述混合液I与所述电气石接触以混合，搅拌溶解10-60min，再将所得产物与所述氧化锌混合，搅拌10-60min，接着将所得混合液II静置2-5h，以得到涂膜液。


4.根据权利要求1-3任意一项所述的多元复合膜的制备方法，其中，在步骤(2)中，所述电气石与所述氧化锌的用量质量比为1：0.8-2.4；
优选地...

【专利技术属性】
技术研发人员：蹇建，王晓虹，邝丹妮，许佳亮，朱红艳，龙润芝，曾邹果，周虎，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43