氧化石墨烯-纳米粒子复合膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及包含氧化石墨烯片和仅通过静电相互作用和/或范德瓦耳斯相互作用结合在氧化石墨烯片的表面的纳米粒子的多孔复合膜。另外，本发明专利技术涉及多孔复合膜的制造方法、具有多孔复合膜的气体分离系统、多孔复合膜在从气体流分离H2的方法中的应用和用于降低基于氧化石墨烯的膜中的H2O溶胀的方法。O溶胀的方法。O溶胀的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化石墨烯
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纳米粒子复合膜及其制备方法与应用
[0001]优先权
[0002]本国际申请主张2020年6月4日提交的美国专利申请第16/892,666号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及具有改善的潮湿稳定性和抗水溶胀能力的基于氧化石墨烯的多孔复合膜及其制备方法和应用，特别是在气体分离系统和从气体流中分离H2的方法中的应用。
[0004]在本申请文件中，方括号“[]”内的数字表示文件末尾给出的参考文献列表。

技术介绍

[0005]近年来，氧化石墨烯(GO)可通过石墨的可控氧化和剥离而廉价获得，故而成为一种用于制造关键用途的高性能膜的有前途的二维纳米材料。一直以来，GO以具有形成超氢渗透膜的能力而闻名，所述超氢渗透膜相对于包括二氧化碳在内的许多气体具有对氢气(H2)的高选择性(α)。2010年初，超薄氧化石墨烯(GO)被提出作为通过膜分离方法对氢气和二氧化碳进行分离的一种阶跃性材料。据报道，其选择率高达1000，渗透率为三位数(～000GPU)。这些能力是高效氢气分离以达到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多孔复合膜，包括：
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氧化石墨烯片；和
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仅通过静电相互作用和/或范德瓦耳斯相互作用结合在所述氧化石墨烯片的表面的纳米粒子。2.根据权利要求1所述的多孔复合膜，其中所述复合膜包括多个层叠的氧化石墨烯片，所述纳米粒子插入到氧化石墨烯片的层叠之间。3.根据权利要求1或2所述的多孔复合膜，其中所述氧化石墨烯片具有约200nm至15μm的面方向平均尺寸。4.根据权利要求1至3的任一项所述的多孔复合膜，其中所述纳米粒子具有约3nm至10nm的平均直径。5.根据权利要求1至4的任一项所述的多孔复合膜，其中基于氧化石墨烯片与纳米粒子的总重量所表示的约5重量％至40重量％的量的纳米粒子通过静电相互作用和/或氢键相互作用在所述氧化石墨烯片的表面聚集。6.根据权利要求1至5的任一项所述的多孔复合膜，其中所述纳米粒子在pH7时具有30mV以上的Zeta电位的正电荷。7.根据权利要求1至6的任一项所述的多孔复合膜，其中所述纳米粒子包含纳米金刚石。8.根据权利要求2至7的任一项所述的多孔复合膜，其中氧化石墨烯片的层叠之间的层间距离的至少一部分为0.6nm以下。9.一种根据权利要求1至8的任一项所述的多孔复合膜的制造方法，包括：(i)提供氧化石墨烯片于含水溶剂中的分散液；(ii)提供纳米粒子于含水溶剂中的分散液；(iii)混合氧化石墨烯的分散液和纳米粒子的分散液以形成氧化石墨烯
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纳米粒子复合体的分散液；和(iv)通过多孔支承基底对步骤(iii)得到的分散液进行过滤，以形成基底支承的氧化石墨烯
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纳米粒子复合膜。10.根据权利要求9所述的方法，其中步骤(i)和(ii)中的含水溶剂为选自水或醇/水混合物的一种且为同一种含水溶剂。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中步骤(i)和(ii)中的含水溶剂为pH＝6至7的水。12.一种气体分离系统，其具有与包含包括H2的至少两种可分离气体的混合物的气体流流体连通的多孔复合膜，其中所述多孔复合膜包含：
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氧化石墨烯片；和
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仅通过静电相互作用和/或范德瓦耳斯相互作用结合...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊桑，
申请(专利权)人：株式会社无忧，
类型：发明
国别省市：