[发明专利]一种基于碳基材料的非饱和盐溶液结晶的方法

说明书

本发明公开了一种基于碳基材料的非饱和盐溶液结晶的方法。该方法包括下述步骤：将碳基材料浸泡在盐溶液中10～120min，至析出晶体即可；其中，所述盐溶液为非饱和溶液，所述盐溶液的摩尔浓度≥1mol/L。本发明的方法制备过程简单，易于操作，实现了在常温常压非饱和溶液中制备晶体，开辟了远低于饱和浓度条件下制备晶体的方法，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于碳基材料的非饱和盐溶液结晶的方法。

背景技术

随着全球急速增长的人口及工业化，淡水资源日益匮乏，而该紧迫的现状有望以水的脱盐净化得到有效解决(Nature 452,2008,301～310)。

氧化石墨烯膜等碳基材料以其快速、精准的脱盐特性，逐渐展现出新一代滤膜的潜力(Science 343,2014,752～754；Science 333,2011,712～717；Science 332,2011,674～676；Adv.Funct.Mater.23,2013,3693～3700；Chem.Soc.Rev.44,2015,5016～5030)。碳基材料作为滤膜至关重要的因素是水通道的形成及其通道内的水的快速渗透和盐离子的截留。当水分子渗透进入水通道时，由于碳材料芳环表面的疏水作用，可以形成几乎无摩擦的快速渗透水流，渗透速率比传统滤膜高几个数量级，达到高效过滤的目的(Adv.Mater.28,2016,2287～2310)。然而当氧化石墨烯膜在用于盐溶液的渗透筛选之后，在膜内发现了高浓度的盐溶液的残留(Science 343,2014,752～754)，在碳基材料表面出现了高浓度的盐离子的富集(Sci.Rep～Uk 3,2013,3436)。高浓度盐富集在膜内水通道，有可能导致通道阻塞。

目前，在常温常压的条件下，远低于饱和浓度的盐溶液无法实现局部高浓度盐富集以致析出晶体。这一问题亟待解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中在常温常压的条件下远低于饱和浓度的盐溶液无法析出结晶的缺陷，提供了一种基于碳基材料的非饱和盐溶液结晶的方法。本发明的方法可使非饱和的盐溶液在常温常压下析出结晶，达到水的脱盐净化的目的。

本发明通过下述技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种基于碳基材料的非饱和盐溶液结晶的方法，其包括下述步骤：

将碳基材料浸泡在盐溶液中10～120min，至析出晶体即可；其中，所述盐溶液为非饱和溶液，所述盐溶液的摩尔浓度≥1mol/L。

本发明中，所述碳基材料较佳地为独立支撑的氧化石墨烯薄膜、部分还原的氧化石墨烯膜、带有滤膜支撑的氧化石墨烯膜或含芳环结构的碳基材料。

本发明中，所述碳基材料本领域公知可通过方法1滴涂法和/或方法2抽滤法制得，所述滴涂法为本领域常规的滴涂法，所述抽滤法为本领域常规的抽滤法。较佳地，所述独立支撑的氧化石墨烯薄膜的制备方法较佳地采用滴涂法(方法1)，其包括以下步骤：将氧化石墨烯溶液滴涂于光滑疏水纸表面，干燥即得独立支撑的氧化石墨烯膜。将上述获得的独立支撑的氧化石墨烯膜进行水热反应，即得部分还原氧化石墨烯膜。

所述的带有滤膜支撑的氧化石墨烯较佳地采用抽滤法(方法2)，其包括以下步骤：将氧化石墨烯溶液抽滤，滤膜干燥即得带有滤膜支撑的氧化石墨烯膜；其中，所述抽滤为滤膜抽滤。将上述获得的所述带有滤膜支撑的氧化石墨烯膜进行水热反应，即得部分还原氧化石墨烯膜。