[发明专利]一种基于MXene的复合纳滤膜及其制备方法

权利要求书

1.一种基于MXene的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的复合纳滤膜为平板膜，包括支撑层和分离功能层，支撑层位于分离功能层下方；

所述的分离功能层为由MXene和交联剂形成的超薄致密膜，超薄致密膜厚度为50微米以内；

所使用的交联剂为戊二醛、环氧氯丙烷、环氧丙基三甲基氯化铵、均苯三甲酰氯、邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯或己二酰氯；

所述的支撑层为由纤维素系列衍生物、聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺和聚醚酰亚胺中的一种或两种以上混合形成的，其厚度为50～500μm，孔径为0～100nm；

所述基于MXene的复合纳滤膜的制备方法，步骤如下：

(1)制备分离功能层所用的MXene材料

将碳钛化铝缓慢加入到质量百分比浓度为50％HF的水溶液中，快速搅拌，经过12小时，得到分散液A；其中，碳钛化铝的质量百分百浓度为5-20wt％；将制备的分散液A进行离心分离、洗涤、过滤、烘干，得到MXene材料；

将制备的MXene材料加入二甲基亚砜中进行超声剥离，并加入无机纳米添加剂和/或有机添加剂，得到分散液B；超声时间为2-12h，其中，MXene材料的质量百分数为1％-5％，无机纳米添加剂和/或有机添加剂的质量百分数为0-2％；

(2)制备复合纳滤膜的分离功能层

支撑层作为滤膜，将步骤(1)制备的分散液B用水稀释后，进行抽滤或压滤在支撑层形成厚度为50微米以内的分离功能层；稀释后的分散液中MXene的质量百分比为0.1％-2％，无机纳米添加剂和/或有机添加剂的质量百分数为0-2％；抽滤或压滤形成的膜经风干、吹扫或热处理后，得到基于MXene的复合纳滤膜；

(3)制备好的基于MXene的复合纳滤膜再浸入到含有交联剂溶液中，其中交联剂的质量百分百浓度0.1～2wt％；取出后进行热处理，热处理温度为20-100℃，热处理时间为2-30min，即得稳定的基于MXene的复合纳滤膜。

2.根据权利要求1所述的基于MXene的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的超薄致密膜中还包括无机纳米添加剂和/或有机添加剂。

3.根据权利要求2所述的基于MXene的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的无机纳米添加剂为纳米氧化硅、氧化铝、氧化钛、四氧化三铁、镧锶钴铁、分子筛、石墨烯、无机盐中的一种或两种以上混合；所述的有机添加剂为壳聚糖季铵盐、纤维素季铵盐、醋酸纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚丙烯酸钠中的一种或两种以上混合。

4.根据权利要求1所述的基于MXene的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的支撑层由高分子支撑膜或无机多孔膜替换。

5.根据权利要求1所述的基于MXene的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的碳钛化铝由Nb₂AlC、V₂Al₂C或Ti₃AlC₂代替。