[发明专利]一种碳/石墨/多孔基体复合膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种碳/石墨/多孔基体复合膜，包括：

a) 多孔基体；

b) 多孔基体表面主要由石墨组成的过渡层；

c) 过渡层表面的多孔碳膜。

2.根据权利要求1所述的碳/石墨/多孔基体复合膜，其特征在于，所述的过渡层采用石墨或含石墨材料在多孔基体表面涂划而形成，涂敷量为2～50 g/m²。

3.根据权利要求1所述的碳/石墨/多孔基体复合膜，其特征在于，所述的多孔碳膜是通过涂覆于过渡层上的聚合物前驱体在惰性气氛中碳化而成。

4.根据权利要求3所述的碳/石墨/多孔基体复合膜，其特征在于，所述的聚合物前驱体涂膜液包含以下组分：

A)聚合物，选自聚酰亚胺、聚糠醇、酚醛树脂、聚醚砜酮、聚丙烯腈或聚醚酰亚胺中的一种；

B)掺杂物，选自无机粒子，金属或其盐，或有机添加剂。

5.根据权利要求4所述的碳/石墨/多孔基体复合膜，其特征在于，所述的无机粒子为沸石分子筛、SiO₂或碳分子筛，金属或其盐为Pt、Pd、Ag、Cu、Au或其盐，有机添加剂为聚乙烯醇、聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。

6.根据权利要求1所述的碳/石墨/多孔基体复合膜，其特征在于，所述的多孔碳膜厚度为0.5～2.5 μm。

7.一种碳/石墨/多孔基体复合膜的制备方法，包括以下步骤：

1) 用石墨或含石墨的复合材料在多孔基体表面涂划以形成石墨过渡层；

2) 在上述石墨过渡层上涂覆掺杂物改性的聚合物溶液，干燥后形成聚合物层；

3) 聚合物层在惰性气氛中碳化，制得复合碳膜。

8.根据权利要求7所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述的多孔基体为多孔陶瓷、多孔不锈钢、多孔陶瓷/不锈钢复合材料、多孔玻璃或多孔硅片，其平均孔径为0.1～10 μm。

9.根据权利要求7所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述的石墨过渡层的涂敷量为2～50 g/m²。

10.根据权利要求7所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述的掺杂物选自无机粒子，金属或其盐，或有机添加剂中的一种；所述的聚合物选自聚酰亚胺、聚糠醇、酚醛树脂、聚醚砜酮、聚丙烯腈或聚醚酰亚胺中的一种。

11.根据权利要求10所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述的聚合物溶液的改性方法为，通过共混、溶胶—凝胶法将掺杂物分散或溶解在溶剂中，再逐滴加入到聚合物溶液中，搅拌或超声混合直至均匀；其中掺杂物的质量含量为3～50%。

12.权利要求1所述的碳/石墨/多孔基体复合膜在气体分离上的应用。