一种高产率制备量子点的新方法及改性反渗透膜的应用
阅读说明：本技术 一种高产率制备量子点的新方法及改性反渗透膜的应用 (Novel method for preparing quantum dots with high yield and application of modified reverse osmosis membrane ) 是由 董立峰 邵斐斐 于立岩 仪展 于 2020-05-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种制备量子点的新方法,以量子点为基体,使用一种表面改性技术,使得量子点表面包覆单宁酸自聚合产物,改性量子点产物结构更加均匀,且大大增大了量子点的产量；并通过掺杂法制备改性聚酰胺反渗透膜,改性膜的通量得到很大程度的提高。通过本专利的方法,可以解决量子点产率低的问题,有效的增大其应用的范围,降低了成本。利用该种新材料制备的聚酰胺改性膜具有增大的通量。新材料的制备将在水处理领域有良好应用前景。(The invention relates to a novel method for preparing quantum dots, which takes the quantum dots as a matrix and uses a surface modification technology to coat the surfaces of the quantum dots with a tannic acid self-polymerization product, so that the modified quantum dot product has a more uniform structure and the yield of the quantum dots is greatly increased; the modified polyamide reverse osmosis membrane is prepared by a doping method, and the flux of the modified membrane is greatly improved. By the method, the problem of low yield of the quantum dots can be solved, the application range of the quantum dots is effectively enlarged, and the cost is reduced. The polyamide modified membrane prepared by the new material has increased flux. The preparation of the new material has good application prospect in the field of water treatment.)
董立峰，邵斐斐，于立岩，仪展
技术领域
本发明涉及一种能够显著提高量子点产率的新方法，并将其用来制备掺杂改性的反渗透膜中，属于量子点的制备和应用领域。
技术背景
石墨烯量子点是一种尺寸少于10nm的单分散球状纳米碳材料，亲水性好、机械强度，导电性好等特点，广泛的应用于新能源电池和海水淡化等高精尖领域，但是石墨烯量子点产率低是制约其发展的瓶颈之一。本专利利用单宁酸的自聚合反应，在石墨烯量子点包覆聚单宁酸，得到改性的量子点结构，该量子点直径较为均匀，产率提高近5倍。
常用来制备石墨烯量子点的方法分为自上而下和自下而上两种方法。高量子产量的石墨烯量子点仍然较少，量子产率有待提高。
发明内容
本文介绍了一种新的量子点的制备方法，采用单宁酸的自聚合反应，在N-GQOD量子点基体上，包覆单宁酸自聚合产物，通过制备工艺的调控，制备了新的量子点。通过TEM发现，改性材料大小为5nm左右，有晶格结构，并且量子点产率大大提高。
本发明是通过下述技术方案加以实现的。
一种高产率制备量子点的新方法，其特征在于，以量子点为载体在其表面包覆单宁酸自聚合产物，得到产率成倍提高的新量子点。单宁酸在量子点表面自聚合反应如下：
本发明专利涉及到的量子点基体，其制备方法如下：
将80ml柠檬酸溶液(100mg/ml)和20ml氨水转移到特氟龙内衬的高压釜中，在180℃下进行12小时的水热反应，得到淡黄色溶液。
淡黄色溶液在去离子水中透析4小时，透析袋型号(3000Da,Spectrum Lab.Inc.)。
透析袋内的溶液经10000rpm离心三次，取上清液干燥处理值得粉末N-GQOD。
本发明专利所述的单宁酸包覆量子点的工艺条件如下：
100mg N-GQOD添加到200ml的Tris-buffer缓冲溶液中(100mM，pH＝8.5)。
Tris-buffer缓冲溶液配置:12.1gTris加到800ml纯水中溶解，用4M(1mol/L)HCl调节pH＝8.5，定容1L，验证pH。
200mg单宁酸加入到上述溶液中，常温搅拌反应24h。
所得溶液进行透析处理2d。
35℃真空干燥24h得到白色粉末为单宁酸改性的N-GQOD。
使用掺杂方法，将制备得到的量子点和改性量子点用在反渗透膜改性上，得到改性聚酰胺反渗透膜。
附图说明
图1为基体量子点的TEM图片
图2为单宁酸改性后量子点的TEM图片
具体实施方式
实施例1
将80ml柠檬酸溶液(100mg/ml)和20ml氨水转移到特氟龙内衬的高压釜中，在180℃下进行12小时的水热反应，得到淡黄色溶液。
淡黄色溶液在去离子水中透析4小时，透析袋型号(3000Da,Spectrum Lab.Inc.)。
透析袋内的溶液经10000rpm离心三次，取上清液干燥处理值得粉末N-GQOD。
100mg N-GQOD添加到200ml的Tris-buffer缓冲溶液中(100mM，pH＝8.5)。
Tris-buffer缓冲溶液配置：12.1gTris加到800ml纯水中溶解，用4M(1mol/L)HCl调节pH＝8.5，定容1L，验证pH。
200mg单宁酸加入到上述溶液中，常温搅拌反应24h。
所得溶液进行透析处理2d。
35℃真空干燥24h得到白色粉末为单宁酸改性的N-GQOD。
实施例1改性量子点的产率见表1。
将实施例1制备的量子点用作改性剂，通过界面聚合反应制备改性膜。具体实验步骤如下：首先，将聚砜基膜固定在模板上，纯水清洗干净，风刀吹干；再次，2wt％MPD水相溶液(另含有质量分数为0.05％实施例1得到的单宁酸改性的N-GQOD)倒入聚砜膜表面停留5min；然后，将多余水相倒掉，风刀吹干表面水分；将0.1wt％TMC正己烷溶液倒入膜表面界面反应60后，多余的油相倒掉，放入80℃烘箱5min，取出膜放入纯水中备用。
实施例1改性反渗透膜的通量和截留率见表1。
实施例2
将60ml柠檬酸溶液(100mg/ml)和20ml氨水转移到特氟龙内衬的高压釜中，在180℃下进行12小时的水热反应，得到淡黄色溶液。
淡黄色溶液在去离子水中透析2小时，透析袋型号(3000Da,Spectrum Lab.Inc.)。
透析袋内的溶液经10000rpm离心三次，取上清液干燥处理值得粉末N-GQOD。
100mg N-GQOD添加到200ml的Tris-buffer缓冲溶液中(100mM，pH＝8.5)。
Tris-buffer缓冲溶液配置：12.1gTris加到800ml纯水中溶解，用4M(1mol/L)HCl调节pH＝8.5，定容1L，验证pH。
100mg单宁酸加入到上述溶液中，常温搅拌反应24h。
所得溶液进行透析处理2d。
35℃真空干燥24h得到白色粉末为单宁酸改性的N-GQOD。
实施例2改性量子点的产率见表1。
将实施例2制备的量子点用作改性剂，通过界面聚合反应制备改性膜。具体实验步骤如下：首先，将聚砜基膜固定在模板上，纯水清洗干净，风刀吹干；再次，2wt％MPD水相溶液(另含有质量分数为0.05％实施例2得到的单宁酸改性的N-GQOD)倒入聚砜膜表面停留5min；然后，将多余水相倒掉，风刀吹干表面水分；将0.1wt％TMC正己烷溶液倒入膜表面界面反应60后，多余的油相倒掉，放入80℃烘箱5min，取出膜放入纯水中备用。
实施例2改性反渗透膜的通量和截留率见表1。
对比例1
将80ml柠檬酸溶液(100mg/ml)和20ml氨水转移到特氟龙内衬的高压釜中，在180℃下进行12小时的水热反应，得到淡黄色溶液。
淡黄色溶液在去离子水中透析4小时，透析袋型号(3000Da,Spectrum Lab.Inc.)。
透析袋内的溶液经10000rpm离心三次，取上清液干燥处理值得粉末N-GQOD。
对比例1量子点产率见表1。
将对比例1制备的量子点用作改性剂，通过界面聚合反应制备改性膜。具体实验步骤如下：首先，将聚砜基膜固定在模板上，纯水清洗干净，风刀吹干；再次，2wt％MPD水相溶液(另含有质量分数为0.05％对比例1得到N-GQOD)倒入聚砜膜表面停留5min；然后，将多余水相倒掉，风刀吹干表面水分；将0.1wt％TMC正己烷溶液倒入膜表面界面反应60后，多余的油相倒掉，放入80℃烘箱5min，取出膜放入纯水中备用。
对比例1改性反渗透膜的通量和截留率见表1。
原膜制备：首先，将聚砜基膜固定在模板上，纯水清洗干净，风刀吹干；再次，2wt％MPD水相溶液(未加任何纳米添加剂)倒入聚砜膜表面停留5min；然后，将多余水相倒掉，风刀吹干表面水分；将0.1wt％TMC正己烷溶液倒入膜表面界面反应60后，多余的油相倒掉，放入80℃烘箱5min，取出膜放入纯水中备用。
表1
量子点产量的计算方法
重量法：测试最终得到的粉末的重量
反渗透膜通量和截留率计算方法
使用错流设备，进料液浓度为1000ppm NaCl，测试压力1.5MPa。通量计算公式(1)，F为通量，V为出水测体积，A是膜面积，t是时间。截留率计算公式(2)，R为截留率，Cf和Cp分别是进料液和出料液测的浓度。
F＝V/At (1)
R＝(Cf-Cp)/Cf×100％ (2)
表1量子点的产率和膜性能表
量子点/膜种类
产量
通量L/m<sup>2</sup>h
截留率(％)
实施例1
0.35g
28
98.2
实施例2
0.31g
27.2
98.0
对比例1
0.05g
20.3
98.4
原膜(未掺加量子点)
14.2
98.6