一种铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜及制备方法，包括以下步骤：将结晶氯化铝、硝酸铜三水化合物和尿素溶于水中，溶解后的液体干燥得到中间体，煅烧中间体得到铜铝双金属催化剂，将制得的铜铝双金属催化剂研磨成粉末状；将聚偏氟乙烯粉末和聚乙烯吡咯烷酮粉末溶于溶剂中溶解，将粉末状的铜铝双金属催化剂加入到聚偏氟乙烯溶液中，在磁力条件下溶解得到聚偏氟乙烯/聚乙烯吡咯烷酮和铜

【技术实现步骤摘要】
一种铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜及制备方法


[0001]本专利技术涉及材料制备
，具体为一种铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜及制备方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]芬顿反应是一种使用催化剂的水处理技术，传统的芬顿反应利用催化剂中的铁离子和双氧水将很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态，具有去除难降解有机污染物的能力。传统的芬顿反应过程所需的pH较苛刻，反应结束会产生大量的含铁污泥。而类芬顿氧化技术中，由于铜在芬顿体系中的表现优于铁，因此采用铜替代铁，一方面铜有着比铁更宽的pH活性范围；另一方面一价的铜离子与双氧水的反应速率高于与二价铁离子的反应速率，二价铜也更易被双氧水还原。
[0004]目前，类芬顿氧化技术中使用铜基催化剂，双氧水在与铜基催化剂作用的时候，往往会发生双氧水的额外的分解产生氧气和水，导致双氧水的利用率低，在实际水处理过程中会造成大量的双氧水的损失。还有铜离子的浸出问题，对于均相反应，铜离子直接处于水溶液中无法分离，导致铜离子无法回收利用，造成二次污染；而对于非均相反应，虽然铜离子都在载体上，但是由于长时间的使用，铜离子会在载体上脱落，同样造成铜离子的损失。
[0005]因此，目前的类芬顿氧化反应中，双氧水的利用率不高，同时铜基催化剂使用后铜离子难以回收。

技术实现思路

[0006]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜及制备方法，用静电纺丝方法制备了一种铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜，该膜具有芬顿反应催化活性，不但拓展了聚偏氟乙烯膜的应用范围，而且解决了铜基催化剂双氧水利用率不高和催化剂不易回收的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术的第一个方面提供一种铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将结晶氯化铝、硝酸铜三水化合物和尿素溶于水中，在磁力条件下溶解，溶解后的液体在空气条件下干燥得到中间体，将中间体置于空气条件下煅烧，得到铜铝双金属催化剂，将制得的铜铝双金属催化剂研磨成粉末状；
[0010]将聚偏氟乙烯粉末和聚乙烯吡咯烷酮粉末溶于溶剂中，获得浓度范围(10
‑
40％)的聚偏氟乙烯溶液，将粉末状的铜铝双金属催化剂加入到聚偏氟乙烯溶液中，在磁力条件下溶解得到聚偏氟乙烯/聚乙烯吡咯烷酮和铜
‑
铝双金属纺丝液；其中，聚偏氟乙烯的浓度范围为(10
‑
40)％，聚乙烯吡咯烷酮的浓度范围为(1
‑
6％)，铜离子的含量为0.025mmol/g，
铝离子的含量为0.18mmol/L)；
[0011]将聚偏氟乙烯/聚乙烯吡咯烷酮和铜
‑
铝双金属纺丝液置于静电纺丝装置中，纺丝设定电压12
‑
13kV，纺丝液注射速度0.5
‑
3mL/h，开始静电纺丝，纺丝完成后，取下锡纸，锡纸上附有铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜，干燥条件下保存。
[0012]铜铝双金属催化剂中间体的干燥总时间不少于12h。
[0013]铜铝双金属催化剂的煅烧温度为550℃，煅烧总时间4h。
[0014]溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺、丙酮、二甲基亚砜、N，N
‑
二甲基艺酰胺和二氯甲烷中的一种或几种。
[0015]静电纺丝装置包括注射器、接收器和静电发生器，静电发生器的正极连接到注射器的针头上，静电发生器的负极连接到接收器上，接收器上铺有用于接收铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜的锡纸。
[0016]接收器和注射器针头的距离为10
‑
15cm。
[0017]注射器为5mL注射器。
[0018]静电纺丝在室温条件下进行，室温条件为温度20℃、湿度45％。
[0019]本专利技术的第二个方面提供一种铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜，该膜基于上述方法制备。
[0020]与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0021]1、将制得的铜铝双金属催化剂粉末与聚偏氟乙烯粉末混合溶解在溶剂中，以静电纺丝的方式使铜铝双金属催化剂包裹在聚偏氟乙烯纤维上形成纤维膜，从而获得铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜。
[0022]2、利用聚偏氟乙烯纤维膜的高比表面积，提高催化剂与反应物的接触面积，从而提高催化效率。
[0023]3、利用聚偏氟乙烯纤维的耐腐蚀性与机械强度，使得依附在纤维膜上的铜铝双金属不容易受到膜体自身分解或撕裂而降低使用寿命。
[0024]4、铜铝双金属催化剂包裹在聚偏氟乙烯纤维膜上的形式，使得聚偏氟乙烯形成铜铝双金属催化剂的载体纤维膜，聚偏氟乙烯纤维膜的吸附性能够降低铜离子的损失，提高铜铝双金属催化剂重复利用的能力。
附图说明
[0025]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0026]图1是本专利技术一个或多个实施例提供的铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜的制备过程示意图；
[0027]图2是本专利技术一个或多个实施例提供的不同pH条件下铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜催化双氧水降解双酚A的效果示意图；
[0028]图3是本专利技术一个或多个实施例提供的铜铝双金属示意图；
[0029]图4是本专利技术一个或多个实施例提供的被PVDF纤维包裹的铜铝双金属催化剂50μm下的显微结构示意图；
[0030]图5是本专利技术一个或多个实施例提供的被PVDF纤维包裹的铜铝双金属催化剂20μm
下的显微结构示意图；
[0031]图6是本专利技术一个或多个实施例提供的被PVDF纤维包裹的铜铝双金属催化剂10μm下的显微结构示意图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0033]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0034]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0035]聚偏氟乙烯(PVDF)是一种有机高分子材料，别名氟树脂，是一种性能优良的白色颗粒或粉末状固体。PVDF的主要特点有：一是具有优良的热稳定性，耐热性能好；二是有很高的机械强度，抗冲击性能高；三是有良好的化学稳定性，不易被腐蚀；四是有着很好的成膜性，易被制成各种膜，在膜的制备方面有很广泛的应用。
[0036本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将结晶氯化铝、硝酸铜三水化合物和尿素溶解，溶解后干燥得到中间体，煅烧中间体得到铜铝双金属催化剂，研磨铜铝双金属催化剂成粉末状；将聚偏氟乙烯粉末和聚乙烯吡咯烷酮粉末溶于溶剂中，将粉末状的铜铝双金属催化剂加入到聚偏氟乙烯溶液中，溶解得到聚偏氟乙烯/聚乙烯吡咯烷酮和铜
‑
铝双金属纺丝液；将聚偏氟乙烯/聚乙烯吡咯烷酮和铜
‑
铝双金属纺丝液置于静电纺丝装置中进行静电纺丝，纺丝完成后的锡纸上附有铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜，干燥条件下保存。2.如权利要求1所述的一种铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于：所述铜铝双金属催化剂中间体的干燥总时间不少于12h。3.如权利要求1所述的一种铜铝双金属复合聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于：所述溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺、丙酮、二甲基亚砜、N，N
‑
二甲基艺酰胺和二氯甲烷中的一种或几种...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春振，李洪梅，李敏，孙亮，
申请(专利权)人：国能山东能源环境有限公司，
类型：发明
国别省市：