石墨烯衍生物復(fù)合薄膜及其制造方法和異丙醇分離薄膜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是有關(guān)于一種石墨烯衍生物復(fù)合薄膜及其制造方法和異丙醇分離薄膜，石墨烯衍生物復(fù)合薄膜包括：支持薄膜，其由多孔性聚合物所構(gòu)成；以及多層的石墨烯衍生物層，設(shè)置于該支持薄膜上，該石墨烯衍生物層的層與層之間的距離為0.3～1.5nm，該多層的石墨烯衍生物層的總厚度為100nm以上。
【專利說(shuō)明】石墨烯衍生物復(fù)合薄膜及其制造方法和異丙醇分離薄膜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于一種復(fù)合薄膜及其制造方法，特別是關(guān)于一種石墨烯衍生物復(fù)合薄 膜及其制造方法和由該石墨烯衍生物復(fù)合薄膜構(gòu)成的異丙醇分離薄膜。
【背景技術(shù)】
[0002] 醇類與水的分離，通常使用的方法，例如蒸餾、薄膜分離法等，然而隨著工業(yè)發(fā)展， 廣泛使用醇類與水進(jìn)行制造工藝的清洗步驟，特別是例如半導(dǎo)體制造工藝、太陽(yáng)能電池制 造工藝等，產(chǎn)生大量的醇類與水的廢水，而這些廢水目前無(wú)有效的回收及純化技術(shù)進(jìn)行處 理，在環(huán)保、節(jié)省能源及節(jié)省成本的考慮下，需要有效的回收及純化技術(shù)。
[0003] 借由薄膜分離法進(jìn)行醇類與水的分離，與蒸餾法比較，在環(huán)保、節(jié)省能源及節(jié)省 成本的考慮下為較理想的方法。然而，分離薄膜的效率，影響分離醇類與水的混合液的實(shí) 用性。作為醇類與水的分離薄膜，例如，聚丙烯腈的復(fù)合薄膜(參考H. Ohya et. al，J. of membrane Science, Vol. 68, issuel-2, ρρ· 141-148 (1992))，幾丁聚糖（chitosan)的復(fù)合薄 膜（參考 M. Ghazali et.al，J. of membrane Science, Vol. 124, issuel，PP. 53-62 (1997))。 但是，該些薄膜分離法，在溫度約60?70°C下進(jìn)行蒸發(fā)滲透，有耗費(fèi)能源、分離效率差、分 離效果不良、實(shí)用性不佳等的問題。
[0004] 另一方面，已有文獻(xiàn)揭露氧化石墨烯薄膜（R. R. Nair et. al, Science, Vol. 335, pp .442-444(2012))的獨(dú)立薄膜（standalone membrane),具有氦氣無(wú)法通過而水可自由通過 的特性，但是該薄膜在溶液中會(huì)損毀破裂，僅能利用于氣體分離，無(wú)法浸漬于液體中，因此 無(wú)法應(yīng)用于液體分離，特別是上述的水處理。
[0005] 因此，亟需新的分離效果好、分離效率佳的分離薄膜，適合應(yīng)用于工藝廢水等的醇 類與水的分離。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，具有復(fù)合薄膜含浸于純 水中時(shí)的孔徑大于復(fù)合薄膜含浸于純醇類中時(shí)的孔徑，且復(fù)合薄膜含浸于水與醇類的混合 液中時(shí)的孔徑隨該混合液中的水或醇類的濃度變化的特性，可作為智能型分離薄膜；其利 用多層的石墨烯衍生物層，可有效地分離醇類與水的混合液，特別是異丙醇的分離。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法。
[0008] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種異丙醇分離薄膜。
[0009] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，包括：支持薄膜，其由多孔性聚合物所構(gòu)成；以及多層的石墨烯 衍生物層，設(shè)置于該支持薄膜上，該石墨烯衍生物層的層與層之間的距離為0. 3?I. 5nm， 該多層的石墨烯衍生物層的總厚度為IOOnm以上。
[0010] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0011] 前述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其中該多層的石墨烯衍生物層是使用石墨烯衍生 物的分散液，借由高壓方式，使石墨烯衍生物沉積于該支持薄膜上。
[0012] 前述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其中該支持薄膜為由選自下列群組的聚合物所形 成的多孔性薄膜：聚丙烯腈（polyacrylonitrile)、纖維素乙酸酯（cellulose acetate)、 聚偏二氟乙烯（polyvinyIidene fluoride)、聚砜（polysulfone)、聚酰亞胺（polyimide)。
[0013] 前述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其中該石墨烯衍生物具有1?200 μ m的平均粒 徑。
[0014] 前述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其中該石墨烯衍生物復(fù)合薄膜含浸于純水中時(shí)的 孔徑，大于該石墨烯衍生物復(fù)合薄膜含浸于純醇類中時(shí)的孔徑。
[0015] 前述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其中該石墨烯衍生物復(fù)合薄膜含浸于水與醇類的 混合液中時(shí)的石墨烯衍生物層的層間距，隨該混合液中的水或醇類的濃度變化。
[0016] 前述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其中該支持薄膜表面的孔洞平均直徑為50? 300nm，截面的孔洞的平均直徑為1?5 μ m。
[0017] 前述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其中該多層的石墨烯衍生物層的總厚度為IOOnm 至IOOOnm之間。
[0018] 前述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其中高壓方式是使用壓力為5?lOKg/cm2的氣體 壓力進(jìn)行。
[0019] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的 石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法，包括：提供支持薄膜，設(shè)置于底部具有開口的容器的底 部；將石墨烯衍生物添加于溶劑中，攪拌均勻，得到均勻的石墨烯衍生物分散液；使該石墨 烯衍生物分散液，覆蓋該支持薄膜；從該石墨烯衍生物分散液側(cè)，施以高壓，使液體通過該 支持薄膜，使多層的石墨烯衍生物層沉積于該支持薄膜上，得到石墨烯衍生物復(fù)合薄膜。
[0020] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0021] 前述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法，其中高壓方式是使用壓力為5? lOKg/cm2的氣體壓力進(jìn)行。
[0022] 前述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法，其中該支持薄膜是由多孔性聚合物所 構(gòu)成，表面的孔洞平均直徑為50?300nm，截面的孔洞的平均直徑為1?5 μ m。
[0023] 前述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法，其中該支持薄膜為由選自下列群組的 聚合物所形成的多孔性薄膜：聚丙烯腈（polyacrylonitriIe)、纖維素乙酸酯（cellulose acetate )、聚砜（polysulfone )、聚酰亞胺（poly imide)。
[0024] 前述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法，其中該多層的石墨烯衍生物層的總厚 度為IOOnm至IOOOnm之間。
[0025] 前述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法，其中該石墨烯衍生物層的層與層之間 的距離為〇· 3?I. 5nm。
[0026] 前述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法，其中該石墨烯衍生物復(fù)合薄膜含浸于 純水中時(shí)的石墨烯衍生物的層間距，大于該石墨烯衍生物復(fù)合薄膜含浸于純醇類中時(shí)的孔 徑。
[0027] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外再采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提 出的異丙醇分離薄膜，其是由石墨烯衍生物復(fù)合薄膜所構(gòu)成，借由蒸發(fā)滲透法，不需設(shè)限溫 度，可從包含異丙醇的混合液中分離異丙醇，其特征在于該石墨烯衍生物復(fù)合薄膜包括：支 持薄膜，其是由多孔性聚合物所構(gòu)成；以及多層的石墨烯衍生物層，設(shè)置于該支持薄膜上， 該石墨烯衍生物層的層與層之間的距離為0. 3?I. 5nm，該多層的石墨烯衍生物層的總厚 度為IOOnm以上。
[0028] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0029] 前述的異丙醇分離薄膜，其中該多層的石墨烯衍生物層是使用石墨烯衍生物的分 散液，借由高壓方式，使石墨烯衍生物沉積于該支持薄膜上。
[0030] 前述的異丙醇分離薄膜，其中該石墨烯衍生物復(fù)合薄膜含浸于純水中時(shí)的孔徑， 大于該石墨烯衍生物復(fù)合薄膜含浸于純醇類中時(shí)的孔徑，且該石墨烯衍生物復(fù)合薄膜含浸 于水與醇類的混合液中時(shí)的層間距，隨該混合液中的水或醇類的濃度變化。
[0031] 前述的異丙醇分離薄膜，其中該支持薄膜為由選自下列群組的聚合物所形成的 多孔性薄膜：聚丙烯腈（polyacrylonitrile)、纖維素乙酸酯（cellulose acetate)、聚砜 (polysulfone)、聚酰亞胺（polyimide);該支持薄膜所具有孔洞的平均直徑為1?5 μ m ;該 石墨烯衍生物具有1?200 μ m的平均粒徑；該多層的石墨烯衍生物層的總厚度為0. 3nm至 5000nm 之間。
[0032] 借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果：可在低溫度下進(jìn)行蒸 發(fā)滲透，將異丙醇從包含異丙醇的混合液中分離，適合應(yīng)用于工藝廢水等的醇類與水的分 離，特別是半導(dǎo)體、太陽(yáng)能電池等制造工藝的廢水。再者，由于本發(fā)明的石墨烯衍生物復(fù)合 薄膜具有復(fù)合薄膜含浸于純水中時(shí)的孔徑，大于復(fù)合薄膜含浸于純醇類中時(shí)的孔徑，且復(fù) 合薄膜含浸于水與醇類的混合液中時(shí)的孔徑，隨該混合液中的水或醇類的濃度變化之特 性，可作為智能型分離薄膜。
[0033] 上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的構(gòu)造的剖面示意圖。
[0035] 圖2表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的多層的石墨烯衍生物層的借由穿透式電子顯微 鏡的剖面示意圖。
[0036] 圖3表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用異丙醇分離薄膜的分離裝置的示意圖。
[0037] 圖4表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的異丙醇分離薄膜的分離機(jī)制的示意圖。
[0038] 圖5表示根據(jù)本發(fā)明的氧化石墨烯層厚度對(duì)氧化石墨烯的沉積密度的關(guān)系圖。
[0039] 【符號(hào)說(shuō)明】
[0040] 10 :石墨烯衍生物復(fù)合薄膜
[0041] 100:支持薄膜
[0042] 110:石墨烯衍生物層
[0043] 200 :分離裝置
[0044] 210 :混合液
[0045] 220 :異丙醇分離薄膜
[0046] 230 :抽氣泵
[0047] 240 :進(jìn)料室
[0048] 242:出料室
[0049] 246 :支持平臺(tái)
[0050] 250:分離液出口
[0051] Hl :層間距離
【具體實(shí)施方式】
[0052] 有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考圖式的一較佳 實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，將可清楚的呈現(xiàn)。為了能徹底地了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出 詳盡的步驟及其組成。顯然地，本發(fā)明的施行并未限定于該領(lǐng)域的技藝者所熟習(xí)的特殊細(xì) 節(jié)。另一方面，眾所周知的組成或步驟并未描述于細(xì)節(jié)中，以避免造成本發(fā)明不必要的限 制。本發(fā)明的較佳實(shí)施例會(huì)詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述之外，本發(fā)明還可以廣泛 地施行在其它的實(shí)施例中，且本發(fā)明的范圍不受限定，其以權(quán)利要求書的范圍為準(zhǔn)。
[0053] 根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，提供一種石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，包括：支持薄膜，其由多 孔性聚合物所構(gòu)成；以及多層的石墨烯衍生物層，設(shè)置于該支持薄膜上，該石墨烯衍生物層 的層與層之間的距離為〇· 3?I. 5nm，該多層的石墨烯衍生物層的總厚度為IOOnm以上。
[0054] 圖1表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的構(gòu)造的剖面示意圖；圖 2表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的多層的石墨烯衍生物層的借由穿透式電子顯微鏡的剖面示意 圖。其中，石墨烯衍生物復(fù)合薄膜10包括支持薄膜100以及多層的石墨烯衍生物層110,石 墨烯衍生物層110的層與層之間的距離(層間距離）為H1，較理想為0. 3?I. 5nm。石墨烯 衍生物復(fù)合薄膜應(yīng)用于異丙醇的分離時(shí)，層間距離Hl為約異丙醇的水合直徑較理想。
[0055] 石墨烯衍生物較理想為氧化石墨烯，因?yàn)槠渚哂欣?-H、C=0、C-O等親水基團(tuán)， 使石墨烯同時(shí)具有親水端以及疏水端，有利于作為分離薄膜。
[0056] 上述支持薄膜例如可由多孔性薄膜所構(gòu)成，例如使用聚丙烯腈 (polyacrylonitrile)、纖維素乙酸酯（cellulose acetate)、聚偏二氟乙烯 (polyvinylidene fluoride)、聚砜（polysulfone)或聚酰亞胺（polyimide)，可制作本發(fā)明 所使用的支持薄膜。上述支持薄膜所具有孔洞的平均直徑為1?5μπι。具體地，聚丙烯腈 (polyacrylonitrile)可借由濕式相轉(zhuǎn)換法方法制作，纖維素乙酸酯（cellulose acetate) 可借由濕式相轉(zhuǎn)換法制作，聚偏二氟乙烯（polyvinylidene fluoride)可借由濕式相轉(zhuǎn)換 法方法制作，聚砜（polysulfone)可借由濕式相轉(zhuǎn)換法方法制作，聚酰亞胺（polyimide)可 借由濕式相轉(zhuǎn)換法方法制作。
[0057] 上述多層的石墨烯衍生物層，可使用石墨烯衍生物的分散液，借由高壓方式，使石 墨烯衍生物沉積于該支持薄膜上。所謂高壓方式，是指使用壓力為5?lOKg/cm 2的氣體壓 力進(jìn)行，低于5Kg/cm2的壓力時(shí)，因壓力不足，所以不理想，高于5Kg/cm 2的壓力時(shí)，無(wú)法達(dá)到 本發(fā)明的堆棧結(jié)構(gòu)需求，所以不理想。再者，上述石墨烯衍生物具有1?200 μ m的平均粒 徑，利用具有片狀結(jié)構(gòu)的石墨烯，可形成如圖1所示的結(jié)構(gòu)。石墨烯衍生物的分散液，可使 用石墨衍生物分散于溶劑，再借由超音波震蕩混合液的方法而得到。石墨烯衍生物的制備 方法，例如混合石墨粉（3?150μπι)及硝酸鈉，再于冰浴中慢慢添加硫酸于混合物中，攪拌 均勻，再添加高錳酸鉀，加熱至沸騰，借由精制而得到氧化石墨烯。
[0058] 上述石墨烯衍生物復(fù)合薄膜含浸于純水中時(shí)的孔徑，大于該石墨烯衍生物復(fù)合薄 膜含浸于純醇類中時(shí)的孔徑。再者，該石墨烯衍生物復(fù)合薄膜含浸于水與醇類的混合液中 時(shí)的孔徑，隨該混合液中的水或醇類的濃度變化。
[0059] 于一實(shí)施例，上述多層的石墨烯衍生物層的總厚度為0· 3nm以上且5000nm以下， 在該范圍時(shí)，所得的復(fù)合薄膜具有良好的異丙醇的分離特性。
[0060] 再者，根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，提供一種石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法，包括 以下步驟：
[0061] 步驟SlO :提供支持薄膜，設(shè)置于底部具有開口的容器的底部；
[0062] 步驟S20 :將石墨烯衍生物溶解于溶劑中，攪拌均勻，得到均勻的石墨烯衍生物分 散液；
[0063] 步驟S30 :使該石墨烯衍生物分散液，覆蓋該支持薄膜；
[0064] 步驟S40 :從該石墨烯衍生物分散液側(cè)，施以高壓，使液體通過該支持薄膜，使多 層的石墨烯衍生物層沉積于該支持薄膜上，得到石墨烯衍生物復(fù)合薄膜。
[0065] 關(guān)于本發(fā)明石墨烯衍生物復(fù)合薄膜及其制造方法，使用以下的實(shí)施例，進(jìn)一步具 體地說(shuō)明。
[0066] 實(shí)施例1
[0067] ( 1)氧化石墨烯分散液的制備
[0068] 先秤取3g石墨粉以及I. 5g硝酸鈉，置于250mL三頸燒瓶中，同時(shí)將燒瓶移置冰浴 中，然后緩慢加入72mL濃硫酸，并且攪拌均勻。接著，秤取9g高錳酸鉀緩慢加入到混合液 中，并保持混合液的溫度低于20°C。待高錳酸鉀加入完畢之后，將三頸燒瓶從冰浴中移除， 混合液的溫度會(huì)上升至35°C左右，并在此狀態(tài)下維持30分鐘，此時(shí)混合溶液呈現(xiàn)黑色。之 后緩慢地加入138mL的蒸餾水，使得混合溶液變得極度沸騰，溫度會(huì)上升至105°C左右。此 時(shí)黏稠的黑色溶液逐漸被稀釋為黃棕色溶液，并且不再沸騰。在此溫度下維持15分鐘后， 將此黃棕色溶液從燒瓶中轉(zhuǎn)移至IL的燒杯并且加入420mL蒸餾水進(jìn)一步稀釋，最后加入 12mL雙氧水，將未反應(yīng)的高錳酸鉀和反應(yīng)所生成的二氧化錳還原成易溶的硫酸錳，此時(shí)混 合溶液呈現(xiàn)淡黃色。
[0069] 將混合溶液進(jìn)行抽氣過濾，并用大量的蒸餾水清洗除去殘余的酸。之后將濾餅取 出重新分散于蒸餾水中，并加入鹽酸水溶液(鹽酸與水的比例為1:10)，再進(jìn)行抽氣過濾，目 的是為了將殘余的金屬鹽類洗出，此步驟重復(fù)兩次。接著將濾餅取下放置于透析袋中清洗 至中性。最后，將黃棕色的殘?jiān)M(jìn)行干燥便可得到黃棕色的固體，此為氧化石墨烯（G0)。秤 取適量的GO加入去離子水中，進(jìn)行超音波震蕩，即可得到氧化石墨烯分散液。
[0070] (2)支持薄膜的制作
[0071] 將聚丙烯腈（Polyacrylonitrile ;PAN)高分子溶于溶劑N-甲基批咯燒酮（NMP) 中，配制成15wt%的鑄膜液，并于適當(dāng)?shù)臏囟认乱噪姶偶訜釘嚢杵鞒浞謹(jǐn)嚢杈鶆颍凫o置 一天以除去因攪拌所產(chǎn)生的氣泡。將鑄膜液刮置于不織布上，以濕式相轉(zhuǎn)換法（wet-phase inversion)形成具有均勻鑄膜液的不織布薄膜，隨即浸入凝聚槽(水）中，因?yàn)槿軇┡c凝聚 齊[J (N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP)成分比例l0-25wt%)快速交換而固化成膜，并多次更換 凝聚槽中的凝聚劑，以移除薄膜內(nèi)殘余溶劑。取出此基材膜放置空氣中干燥，再進(jìn)行PAN基 材膜改質(zhì)，首先將基材膜浸泡于2M的NaOH水溶液中放置在烘箱中于50°C下處理2小時(shí)，使 PAN的-CN基團(tuán)水解成-COOH或-CONH2基團(tuán)，取出已改質(zhì)的基材（mPAN)并浸泡于水中清洗 一天，最后取出放置于室溫環(huán)境下干燥，并將基材膜保存于水中備用。得到該支持薄膜表面 的孔洞平均直徑為50?300nm，截面的孔洞的平均直徑為1?5 μ m的支持薄膜PAN。
[0072] (3)復(fù)合薄膜的制作
[0073] 先秤取適量的GO加入去離子水中，進(jìn)行超音波震蕩，即可得到GO分散液，將配制 好的GO分散液量取適當(dāng)體積，利用加壓過濾法將GO分散液沉積于PAN基材膜上，將去離 子水過濾完的GO/ΡΑΝ復(fù)合薄膜，借由加壓過濾過程，待制備好的復(fù)合薄膜其于室溫下陰干 后，置于50°C烘箱中1小時(shí)后取出，得到厚度石墨烯衍生物復(fù)合薄膜。圖5表示根據(jù)本發(fā)明 的氧化石墨烯層厚度對(duì)氧化石墨烯的沉積密度的關(guān)系圖。
[0074] 再者，根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施態(tài)樣，提供一種異丙醇分離薄膜，其由上述石墨烯衍生 物復(fù)合薄膜所構(gòu)成，借由蒸發(fā)滲透法，在溫度低于約40°C下，可從一包含異丙醇的混合液中 分離異丙醇。圖3表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用異丙醇分離薄膜的分離裝置的示意圖， 圖4表示異丙醇分離薄膜的分離機(jī)制的示意圖。分離裝置200包括進(jìn)料室240、支持平臺(tái) 246、出料室242、連接出料室的抽氣泵230、分離液出口 250以及設(shè)置于支持平臺(tái)246(不銹 鋼網(wǎng)）的異丙醇分離薄膜220?；旌弦?10倒入進(jìn)料室240,借由抽氣泵230吸引，經(jīng)過異丙 醇分離薄膜而得到分離液從分離液出口 250流出。使用不同的異丙醇分離薄膜1?7,混合 液210為異丙醇與水（70wt%的異丙醇）混合液，于30°C下，利用分離裝置200,得到不同的 石墨烯衍生物層的沉積量與分離薄膜的透過量以及分離效果，其中分離效果是以分離液中 水的濃度評(píng)價(jià)，分離液中水的濃度越高表示分離效果越好，其結(jié)果表示于表1。
[0075] 表1 :石墨烯衍生物層的沉積量的效果
[0076]
【權(quán)利要求】
1. 一種石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其特征在于其包括： 支持薄膜，其由多孔性聚合物所構(gòu)成；以及 多層的石墨烯衍生物層，設(shè)置于該支持薄膜上，該石墨烯衍生物層的層與層之間的距 離為0? 3?1. 5nm，該多層的石墨烯衍生物層的總厚度為lOOnm以上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其特征在于該多層的石墨烯衍生物 層是使用石墨烯衍生物的分散液，借由高壓方式，使石墨烯衍生物沉積于該支持薄膜上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其特征在于該支持薄膜為由選自下 列群組的聚合物所形成的多孔性薄膜：聚丙烯腈、纖維素乙酸酯、聚偏二氟乙烯、聚砜、聚酰 亞胺。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其特征在于該石墨烯衍生物具有 1?200 ii m的平均粒徑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其特征在于該石墨烯衍生物復(fù)合薄 膜含浸于純水中時(shí)的孔徑，大于該石墨烯衍生物復(fù)合薄膜含浸于純醇類中時(shí)的孔徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其特征在于該石墨烯衍生物復(fù)合薄 膜含浸于水與醇類的混合液中時(shí)的石墨烯衍生物層的層間距，隨該混合液中的水或醇類的 濃度變化。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其特征在于該支持薄膜表面的孔洞 平均直徑為50?300nm，截面的孔洞的平均直徑為1?5 y m。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其特征在于該多層的石墨烯衍生物 層的總厚度為lOOnm至lOOOnm之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜，其特征在于高壓方式是使用壓力為 5?10Kg/cm2的氣體壓力進(jìn)行。
10. -種石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法，其特征在于其包括： 提供支持薄膜，設(shè)置于底部具有開口的容器的底部； 將石墨烯衍生物添加于溶劑中，攪拌均勻，得到均勻的石墨烯衍生物分散液； 使該石墨烯衍生物分散液，覆蓋該支持薄膜； 從該石墨烯衍生物分散液側(cè)，施以高壓，使液體通過該支持薄膜，使多層的石墨烯衍生 物層沉積于該支持薄膜上，得到石墨烯衍生物復(fù)合薄膜。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法，其特征在于高壓方式 是使用壓力為5?lOKg/cm2的氣體壓力進(jìn)行。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法，其特征在于該支持薄 膜是由多孔性聚合物所構(gòu)成，表面的孔洞平均直徑為50?300nm，截面的孔洞的平均直徑 為1?5 y m。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法，其特征在于該支持薄 膜為由選自下列群組的聚合物所形成的多孔性薄膜：聚丙烯腈、纖維素乙酸酯、聚砜、聚酰 亞胺。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法，其特征在于該多層的 石墨烯衍生物層的總厚度為l〇〇nm至lOOOnm之間。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法，其特征在于該石墨烯 衍生物層的層與層之間的距離為0. 3?1. 5nm。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的石墨烯衍生物復(fù)合薄膜的制造方法，其特征在于該石墨烯 衍生物復(fù)合薄膜含浸于純水中時(shí)的石墨烯衍生物的層間距，大于該石墨烯衍生物復(fù)合薄膜 含浸于純醇類中時(shí)的孔徑。
17. -種異丙醇分離薄膜，其是由石墨烯衍生物復(fù)合薄膜所構(gòu)成，借由蒸發(fā)滲透法，不 需設(shè)限溫度，可從包含異丙醇的混合液中分離異丙醇，其特征在于該石墨烯衍生物復(fù)合薄 膜包括： 支持薄膜，其是由多孔性聚合物所構(gòu)成；以及 多層的石墨烯衍生物層，設(shè)置于該支持薄膜上，該石墨烯衍生物層的層與層之間的距 離為0? 3?1. 5nm，該多層的石墨烯衍生物層的總厚度為100nm以上。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的異丙醇分離薄膜，其特征在于該多層的石墨烯衍生物層是 使用石墨烯衍生物的分散液，借由高壓方式，使石墨烯衍生物沉積于該支持薄膜上。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的異丙醇分離薄膜，其特征在于該石墨烯衍生物復(fù)合薄膜含 浸于純水中時(shí)的孔徑，大于該石墨烯衍生物復(fù)合薄膜含浸于純醇類中時(shí)的孔徑，且該石墨 烯衍生物復(fù)合薄膜含浸于水與醇類的混合液中時(shí)的層間距，隨該混合液中的水或醇類的濃 度變化。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的異丙醇分離薄膜，其特征在于該支持薄膜為由選自下列群 組的聚合物所形成的多孔性薄膜：聚丙烯腈、纖維素乙酸酯、聚砜、聚酰亞胺；該支持薄膜 所具有孔洞的平均直徑為1?5 y m ;該石墨烯衍生物具有1?200 y m的平均粒徑；該多層 的石墨烯衍生物層的總厚度為〇? 3nm至5000nm之間。
【文檔編號(hào)】B01D69/12GK104415669SQ201310528714
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】劉偉仁, 洪維松, 賴君義, 李魁然 申請(qǐng)人:中原大學(xué)