【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及离子选择性膜，具体涉及一种双亲分子修饰石墨烯基离子选择性膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、化石燃料的快速消费造成了严重的环境污染和灾难性的能源危机。开发太阳能、风能、水力发电能源和海洋能源等可再生能源是一个极其紧迫的问题。渗透能又称盐度梯度能，以其丰富的储量和易于收集而突出。盐度梯度可以从高盐水和稀释水中很容易地构建，也可以从工业生产、海水淡化厂等获得。为了将不同盐溶液混合过程中的吉布斯自由能转化为电能，提出了几种膜分离方法，如渗透压法(pro技术)、电容混合法、和反向电渗析(red)、等。通过驱动离子穿过一系列交替的阳离子和阴离子选择性膜，red相对容易实现。red反应过程的核心组成部分是离子选择膜。因此，要着力开发具有良好离子选择性和渗透性的离子选择性膜。聚电解质具有长链结构、极强的亲水性以及低电阻性，可以使离子快速传输，在收集盐差能方面表现出巨大的发展前景。
2、一般来说，为了提高离子的选择性，采用离子聚合物或官能团修饰来增加电荷密度。期刊《journal of materials chemistry a》第6卷第24728-24739页的(grapheneoxide–polybenzimidazolium nanocomposite anion exchange membranes forelectrodialysis.)研究论文中，将二甲基乙酰胺中聚苯并咪唑鎓纳米复合材料溶液搅拌后加入分散在二甲基乙酰胺的go悬浮液中，先搅拌、在培养摇床中孵育。然后在室温下将涂料溶液浇铸在玻璃板上，在烤箱中
3、但是，具有极强的亲水性聚电解质的离子通道与运输的水合离子之间有极大的摩擦力，导致离子选择性膜的离子渗透性下降，造成性能的下降，因此，需要提高离子选择性膜的离子渗透性，降低膜的电阻，更好的用于盐差能发电。
技术实现思路
1、针对上述现有技术，本专利技术的目的是提供一种双亲分子修饰石墨烯基离子选择性膜及其制备方法和应用。本专利技术中由于双十八烷基二甲基溴化铵极性头的n(ch3)2+区域与聚丙烯酸钠的-coo-之间的静电相互作用，离子选择性膜膜表现出良好的离子选择性能。双十八烷基二甲基溴化铵、聚丙烯酸钠和氧化石墨烯三方面协同作用，离子选择性膜从而展现出稳定的发电性能。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一方面，提供一种双亲分子修饰石墨烯基离子选择性膜的制备方法，所述制备方法为：将含有n(ch3)2+的阳离子表面活性剂水溶液和含有-coo-的聚合物水溶液，依次倒入碱性氧化石墨烯水溶液中，混合均匀后抽滤成膜，将膜进行烘干、退火，得到双亲分子修饰石墨烯基离子选择性膜。
4、优选的，所述含有n(ch3)2+的阳离子表面活性剂水溶液是由含有n(ch3)2+的阳离子表面活性剂和去离子水混合得到的，其浓度为0.01mg/ml；
5、所述含有-coo-的聚合物水溶液是由含有-coo-的聚合物和去离子水混合得到的，其浓度为0.004mg/ml。
6、优选的，所述含有n(ch3)2+的阳离子表面活性剂为双十八烷基二甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、双十烷基二甲基溴化铵或十烷基三甲基溴化铵；所述含有-coo-的聚合物为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、或海藻酸钠。
7、除含-coo-的聚合物，还可以选择含磺酸根或季铵根的聚合物，如壳聚糖季铵盐、聚丙烯酸、聚环乙亚胺、聚赖氨酸、聚乙烯胺或聚膦腈。
8、优选的，所述碱性氧化石墨烯水溶液是由氧化石墨烯分散于去离子水中，再加入氢氧化钠溶液得到的；所述氢氧化钠溶液的浓度为0.2m。
9、优选的，所述碱性氧化石墨烯水溶液的浓度为0.01mg/ml；所述碱性氧化石墨烯水溶液的ph值为10。
10、优选的，所述含有n(ch3)2+的阳离子表面活性剂、含有-coo-的聚合物和氧化石墨烯的质量比为5：2：10。
11、优选的，所述烘干的温度为40℃，烘干的时间为1h。
12、优选的，所述退火的温度为120℃，退火的时间为3h。
13、本专利技术的第二方面，提供上述制备方法得到的双亲分子修饰石墨烯基离子选择性膜。
14、本专利技术的第三方面，提供双亲分子修饰石墨烯基离子选择性膜在如下1)～3)任一项中的应用：
15、1)提高离子选择性膜的渗透性和离子选择性；
16、2)降低离子选择性膜的电阻；
17、3)制备盐差能发电装置。
18、本专利技术的有益效果：
19、由于双十八烷基二甲基溴化铵极性头的n(ch3)2+区域与氧化石墨烯之间的静电相互作用，离子选择性膜表现出良好的稳定性。双十八烷基二甲基溴化铵、聚丙烯酸钠和氧化石墨烯三方面协同作用，离子选择性膜从而展现出稳定的发电性能。基于这一思路，不仅可以使用双十八烷基二甲基溴化铵，其他具有类似结构的双亲分子(如含磺酸根或季铵根的聚合物)也可以在离子选择性、渗透性方面起作用。对于其他聚电解质离子选择性膜同样也可以利用该策略进行膜性能的升级。
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1.一种双亲分子修饰石墨烯基离子选择性膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将含有N(CH3)2+的阳离子表面活性剂水溶液和含有-COO-的聚合物水溶液，依次倒入碱性氧化石墨烯水溶液中，混合均匀后抽滤成膜，将膜进行烘干、退火，得到双亲分子修饰石墨烯基离子选择性膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含有N(CH3)2+的阳离子表面活性剂水溶液是由含有N(CH3)2+的阳离子表面活性剂和去离子水混合得到的，其浓度为0.01mg/mL；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述含有N(CH3)2+的阳离子表面活性剂为双十八烷基二甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、双十烷基二甲基溴化铵或十烷基三甲基溴化铵；所述含有-COO-的聚合物为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸或海藻酸钠。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性氧化石墨烯水溶液是由氧化石墨烯分散于去离子水中，再加入氢氧化钠溶液得到的；所述氢氧化钠溶液的浓度为0.2M。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碱性氧化石墨烯水溶液的浓度为0.0
6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述含有N(CH3)2+的阳离子表面活性剂、含有-COO-的聚合物和氧化石墨烯的质量比为5：2：10。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为40℃，烘干的时间为1h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为120℃，退火的时间为3h。
9.由权利要求1～8任一项所述的制备方法得到的双亲分子修饰石墨烯基离子选择性膜。
10.权利要求9所述的双亲分子修饰石墨烯基离子选择性膜在如下1)～3)任一项中的应用：
...【技术特征摘要】
1.一种双亲分子修饰石墨烯基离子选择性膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将含有n(ch3)2+的阳离子表面活性剂水溶液和含有-coo-的聚合物水溶液，依次倒入碱性氧化石墨烯水溶液中，混合均匀后抽滤成膜，将膜进行烘干、退火，得到双亲分子修饰石墨烯基离子选择性膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含有n(ch3)2+的阳离子表面活性剂水溶液是由含有n(ch3)2+的阳离子表面活性剂和去离子水混合得到的，其浓度为0.01mg/ml；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述含有n(ch3)2+的阳离子表面活性剂为双十八烷基二甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、双十烷基二甲基溴化铵或十烷基三甲基溴化铵；所述含有-coo-的聚合物为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸或海藻酸钠。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性氧化石墨烯水溶液是由氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛国斌，王德娟，刘宏，唐杰斌，张亚芳，智慧，刘永旭，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：
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