Patent DE-102020122857-B4 (DE)
Title: Verfahren zur Herstellung einer ultradünnen freistehenden 2D-Membran mit Poren sowie ihre anwendungsbezogene Modifikation und Verwendung der über dieses Verfahren hergestellten 2D-Membranen
Inventor: PRESSELT MARTIN
IPC: B01D69/12
Filed: 2020-09-01
Granted: 2022-12-08
Abstract: Verfahren zur Herstellung einer ultradünnen freistehenden 2D-Membran mit Poren (200) bei dem kovalente oder nichtkovalente Bindungen zwischen Monomeren an einer Wasser-Luft-Grenzfläche erfolgen, bei dem:• die Monomere in ein Lösungsmittel aufgenommen und mit diesem vermischt werden, so dass eine Monomeren-Lösungsmittelmischung (2) entsteht,• diese Monomeren-Lösungsmittelmischung (2) vereinzelt auf eine Wasseroberfläche (3) aufgebracht wird, wobei sich die Monomeren-Lösungsmittelmischung (2) an der Wasser-Luft-Grenzfläche (13) anordnet, das Lösungsmittel verdampft, die Monomere auf der Wasseroberfläche (3) verbleiben und sich das Wasser in einem offenen Becken (1) mit Wänden befindet, in welchem zwischen den zwei gegenüberliegenden Beckenwänden (11 und 12) eine gerichtete Bewegung der Wasseroberfläche (3) erzeugbar ist, in dem eine Schlepprolle (4) das Becken (1) zwischen den beiden Beckenwänden (11 und 12) in zwei Bereiche teilt und mit ihrem Querschnitt teilweise unter der Wasseroberfläche (3) um ihre Längsachse drehend bewegt wird und das Aufbringen der Monomeren-Lösungsmittelmischung (2) zwischen der ersten Beckenwand (11) und der Schlepprolle (4) erfolgt,• die Luft-zugewandte Oberfläche (41) der Schlepprolle (4) die Monomere von der Wasseroberfläche (3) aufnimmt und in Richtung der zweiten Beckenwand (12) wieder auf die Wasseroberfläche (3) abgibt und dabei komprimiert,• im Bereich hinter der Komprimierung in Richtung der Bewegung der Wasseroberfläche (3) hin zur zweiten Beckenwand (12) für kovalente Bindungen zwischen den Monomeren ein energetischer Initiator (5) befindlich ist und Energie (6) eingebracht wird,• in Folge der Wirkung der kovalenten Bindung eine 2D-Membran (8) aus den Monomeren an der Wasser-Luft-Grenzfläche (13) ausgebildet wird,• diese gebildete 2D-Membran (8) nachfolgend im Bereich der Wasser-Luft-Grenzfläche (13) von einer, das poröse Trägermaterial (71) fördernden Rolle (7) in Richtung der Bewegung der Wasseroberfläche (3) hin zur zweiten Beckenwand (12) von der Wasseroberfläche (3) abgenommen wird, so dass das poröse Trägermaterial (71) auf seiner der Wasseroberfläche (3) zugewandten Seite in der Luft mit der 2D-Membran (8) als freistehende 2D-Membran beschichtet wird,• und abschließend das mit der freistehenden 2D-Membran versehene Trägermaterial (71) getrocknet wird,dadurch gekennzeichnet,dass als energetischer Initiator (5) ein Photoinitiator verwendet wird und als eingebrachte Energie (6) eingestrahltes UV-Licht (6) zur Polymerisation der Monomere eingestrahlt wird,wobei nach dem Schritt der Polymerisation ein Waschschritt in einem vom Wasserbecken abgetrennten Lösungsmittelbad, das ein Lösungsmittel für nicht polymerisierbare kleine Moleküle (300) enthält, erfolgt, wobei im ersten Schritt des gesamten Verfahrens den Monomeren die nicht polymerisierbaren kleinen Moleküle (300) zugemischt werden, so dass eine Monomeren-Moleküle-Lösungsmittelmischung entsteht, um durch das Herauslösen der nicht polymerisierbaren kleinen Moleküle (300) Poren (200) in der ultradünnen freistehenden 2D-Membran zu generieren.