[发明专利]一种锂离子印迹杂化膜的制备方法及其用途

说明书

本发明提供了一种锂离子印迹杂化膜的制备方法及其用途，制备如下：步骤1、制备聚偏氟乙烯/氧化石墨烯杂化膜；步骤2、制备聚偏氟乙烯/氧化石墨烯@聚多巴胺杂化膜；步骤3、制备锂离子印迹杂化膜；本发明采用离子印迹技术制备具有特异性识别的印迹杂化膜材料，在其他竞争离子存在下能有效的识别并吸附锂离子。

技术领域

本发明涉及一种锂离子印迹杂化膜的制备方法及其用途，属环境功能材料制备技术领域。

背景技术

从20世纪60年代开始，由于陆地资源的陆续开发和利用，陆地资源变得越来越贫瘠。海洋环境中含有大量的气体物质和不同种类的金属盐物质，其中在陆地上发现的100多种元素，在海水中目前可发现的就有80多种。为了满足日益增长的物质需求和资源的有效利用开发利用海洋资源已成为世界各国的热点性研究。而锂作为其中的一种元素，因为其在不同领域具有很高的应用价值而被称为“新型绿色能源材料”越来越受到世界各国研究者们广泛的关注。然而，世界上陆地锂资源抓药包含矿石锂资源和盐湖锂资源两类的总量约为1700万t(折合为金属锂)，因此该锂资源的供应远不能满足锂的未来市场需要。相比陆地锂资源，海水中的锂离子含量常巨大，约为2600亿t，所以从海水中提取锂将是一个具有开发前景的项目。

吸附剂法因具有选择好、竞争性强、提取产率高、吸附容量大并且可实现连续性操作等优点，被认为是从低锂浓度海水及盐湖卤水中提取锂的最有前景的方法。目前国内主要研究都集中在无机型吸附剂-锂离子筛吸附剂，其中锰锂氧化物锂离子筛和偏钛酸锂离子筛是目前国内公认的能够有效的从盐湖、卤水和海水中提取锂的最理想的吸附剂，但是因为其具有共同的缺点：即锂离子从锂离子筛中脱附过程中金属锰和钛等活性金属会出现相应的溶损现象而使得离子筛的使用寿命和再生性随之降低，同时又因为锂离子筛吸附容量低，而吸附容量高，选择性能较好的锂离子筛又大多为粉末状，很难进行连续性操作的难题，使得工业化应用有很大难度。

因此本发明通过膜分离技术与离子印迹技术，制备具有选择性识别锂的锂离子印迹杂化膜。

发明内容

本发明涉及一种锂离子印迹杂化膜的制备方法。

首先将0.3g改进的Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)与3g聚偏氟乙烯粉末(PVDF)溶解于30mL N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中，50℃水浴机械搅拌12h后，在50℃水浴中静置12h，得到的PVDF/GO杂化膜，用蒸馏水清洗干净于烘箱中烘干。然后配制100mL Tris-HCl溶液中，加入1～2mg多巴胺于溶液中混合均匀，取大小为3×3cm的PVDF/GO杂化膜浸没在混合溶液pH＝8.5室温的条件下振荡器中振荡12h(80～120转/min)，将产物取出，用水洗涤于烘箱中烘干。最后，将0.05g的12-冠-4-醚、0.05g LiCl均匀分散到30mL乙醇中，混合均匀后，加入0.2mL乙烯基三乙氧基硅烷，磁力搅拌5min后，加入0.5mL四硅酸乙酯，0.5mL氨水及5mL去离子水，30℃磁力搅拌沉淀聚合16h后，将膜取出，用水、乙醇洗涤，40℃烘干，将制备好的锂离子印迹杂化膜用1mol/L HCl溶液酸洗，洗去锂离子，得到对锂离子具有特异性识别的锂离子印迹杂化膜。制备非印迹杂化膜除不加入目标物LiCl，12-冠-4-醚以外，其他制备方法与印迹杂化膜制备方法相同。

本发明采用的技术方案是：

一种锂离子印迹杂化膜的制备方法，步骤如下：

步骤1、制备聚偏氟乙烯/氧化石墨烯杂化膜：将氧化石墨烯(GO)与聚偏氟乙烯粉末(PVDF)溶解于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，机械搅拌混匀、静置，制得聚偏氟乙烯/氧化石墨烯杂化膜，记为PVDF/GO杂化膜，并将膜保存于去离子水或蒸馏水中；

步骤2、制备聚偏氟乙烯/氧化石墨烯@聚多巴胺杂化膜：配制Tris-HCl溶液，加入多巴胺并混合均匀，得到混合溶液，取PVDF/GO杂化膜浸没在混合溶液中，室温条件下振荡，反应完后，将产物取出，洗涤，烘干，得到聚偏氟乙烯/氧化石墨烯@聚多巴胺杂化膜，记为PVDF/GO@pDA杂化膜；