[发明专利]一种节能抗污的氧化石墨烯/弹性体液体复合膜及其应用

权利要求书

1.一种节能抗污的氧化石墨烯/弹性体液体复合膜，其制备方法包括以下步骤：

(1)将氧化石墨粉末和N,N-二甲基甲酰胺加入容器中，使用多频超声波分散器超声剥离0.5～1.5h，制得溶度为30～50mg/mL的氧化石墨烯分散液；

(2)以弹性体材料溶于四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺的混合液中，在50-70℃下磁力搅拌至弹性体材料完全溶解，制得浓度为200～300mg/mL聚氨酯透明均匀溶液；其中，四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1:0.1-10；

(3)将步骤(1)和步骤(2)的溶液混合，所得溶液中氧化石墨烯和弹性体材料的质量比为1:100～10:100，将该混合液在50-70℃下磁力搅拌1-3h，使得氧化石墨烯均匀分散在弹性体材料的聚合物基体中，随后取定量混合液通过旋涂法在玻璃片上均匀铺展，然后将旋涂后的玻璃片烘烤，使得混合液中四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺溶剂充分挥发，最终制得氧化石墨烯/弹性体复合膜；

(4)制备复合膜的多孔结构，即在步骤(3)制得的氧化石墨烯/弹性体复合膜上制备微米孔阵列；或在步骤(3)制备氧化石墨烯/弹性体复合膜时，同时制备微米孔阵列；

(5)将功能门控液体置于复合多孔膜的孔区域，静置待门控液体润湿多孔膜两面，使功能门控液体填充微米孔区域，制得节能抗污的氧化石墨烯/弹性体液体复合膜。

2.如权利要求1所述的一种节能抗污的氧化石墨烯/弹性体液体复合膜，其特征在于步骤(2)中所述的四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺体积比为3:4-6。

3.如权利要求1所述的一种节能抗污的氧化石墨烯/弹性体液体复合膜，其特征在于步骤(2)中所述的弹性体材料，包括硅胶、PDMS、聚氨酯中的至少一种。

4.如权利要求1所述的一种节能抗污的氧化石墨烯/弹性体液体复合膜，其特征在于步骤(3)中所述烘烤温度40～60℃，烘烤时间8～12h。

5.如权利要求1所述的一种节能抗污的氧化石墨烯/弹性体液体复合膜，其特征在于步骤(3)中所述的氧化石墨烯/弹性体复合膜的厚度在50-200μm。

6.如权利要求1所述的一种节能抗污的氧化石墨烯/弹性体液体复合膜，其特征在于步骤(4)中，所述的步骤(3)制备氧化石墨烯/弹性体复合膜时，同时制备微米孔阵列，是在步骤(3)混合溶液状态，采用NaCl模板法、或泡沫镍模板法在内的成孔方法制备微米孔阵列。

7.如权利要求1所述的一种节能抗污的氧化石墨烯/弹性体液体复合膜，其特征在于：步骤(4)所述的微米孔，孔径为0.04～0.06mm，孔圆心间距为0.4～0.6mm。

8.一种节能抗污的多相分离系统，其特征在于：包括多孔膜和功能液体，所述的多孔膜为权利要求1至7任一项所述的氧化石墨烯/弹性体复合多孔膜，所述的多相分离系统通过拉伸和释放氧化石墨烯/弹性体液体复合膜来动态控制输运气体和液体的跨膜压强阈值，实现具有压差的多相流体分离；所述的功能液体至少部分浸润所述多孔膜且两者配合形成流体门控通道，其中，所述的功能门控液体满足的条件：

R(γ_B cosθ_B–γ_A cosθ_A)-γ_AB0；

R(γ_B cosθ_B–γ_A cosθ_A)+γ_A-γ_B0；

其中，R为管状基体的粗糙度因子(Roughness Factor)，γ_A和γ_B分别代表输运液和门控液体的表面张力，γ_AB表示输运液与门控液体之间的界面张力，θ_A和θ_B是输运液和门控液体在膜表面的静态接触角。