本發(fā)明涉及分子篩分，尤其涉及一種分子篩分自組裝光響應膜及其制備方法和應用。
背景技術：
1、膜分離技術作為高效、節(jié)能的分離手段，已廣泛應用于水處理、生物醫(yī)藥、化學工業(yè)及氣體分離等多個領域。其核心優(yōu)勢在于膜材料具備特定的物理或化學結構，可允許部分組分（如溶劑、小分子物質）選擇性透過，同時阻滯其他組分通過。傳統(tǒng)分離膜的分離精度，主要取決于膜內(nèi)固有的靜態(tài)孔道尺寸及擴散路徑，一旦制備完成，其分離性能（包括截留分子量、滲透通量、選擇性等）便固定不變。這種靜態(tài)特性使傳統(tǒng)分離膜在處理復雜混合物體系、需要動態(tài)調(diào)整分離精度，或是完成特定時序性分離任務時，難以滿足實際應用的需求。
2、為了賦予分離膜動態(tài)可調(diào)的智能特性，響應性智能膜逐步發(fā)展起來。這類膜可將外界環(huán)境刺激（如溫度、ph值、光照、電場、磁場或特定化學物質）轉化為自身物理或化學性質的改變，進而實現(xiàn)分離性能的精準調(diào)控。其中，光響應膜憑借非接觸式、瞬時響應、遠程操控、時空精準可控的獨特優(yōu)勢，成為當前智能膜研究的前沿方向。
3、盡管現(xiàn)有光響應膜在通量開關控制、粗略篩分等方面已取得一定進展，但在實現(xiàn)高精度、高選擇性分子篩分方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)。尤其在染料污水處理場景中，光響應膜的應用還存在諸多具體技術難題，主要體現(xiàn)在以下幾方面：
4、一、孔徑控制與篩分精度不足：染料分子尺寸多樣，現(xiàn)有光響應膜孔徑控制精度有限，難以實現(xiàn)不同尺寸染料分子的精準篩分，且部分膜因結構致密導致水通量過低，無法兼顧染料截留率與處理效率，難以適配復雜染料廢水體系的分離需求。
5、二、孔道結構無序且易污染：膜內(nèi)傳質通道缺乏規(guī)整性和均一性，不僅影響染料分子的選擇性分離，還易導致染料分子在孔道內(nèi)吸附、堆積，造成膜污染；且簡單水洗難以徹底去除污染物，需借助化學反應清理，增加處理流程復雜度。
6、三、光響應與染料分離耦合機制不完善：光響應基團的異構化反應與染料篩分過程的協(xié)同性較差，光照調(diào)控下的孔徑、親疏水性變化難以精準匹配染料分離需求，導致光控調(diào)節(jié)效率有限，無法實現(xiàn)染料分離性能的靈活、精準調(diào)控。
7、四、穩(wěn)定性與可逆性較差，使用壽命受限：長期用于染料污水處理時，膜在光照循環(huán)、染料吸附-脫附過程中易出現(xiàn)性能衰減，部分膜經(jīng)過數(shù)次截留循環(huán)后，截留率和水通量會大幅下降；同時光響應基團的可逆異構化能力易受廢水組分影響，進一步縮短膜的實際使用壽命。
8、因此，亟需開發(fā)一種新型光響應分離膜。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明旨在至少解決相關技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種分子篩分自組裝光響應膜的制備方法；本發(fā)明的第二個目的在于提供一種分子篩分自組裝光響應膜；本發(fā)明的第三個目的在于提供一種分子篩分自組裝光響應膜的應用。
2、為了實現(xiàn)第一個目的，本發(fā)明所采取的技術方案為：
3、一種分子篩分自組裝光響應膜的制備方法，包括如下步驟：
4、s100、分別配制含超分子組裝體的水相溶液和含1,3,5-苯三甲酰氯的油相溶液；
5、其中，所述超分子組裝體的結構式如下所示：
6、；
7、其中，結構式中的代表葫蘆脲的化學結構式，所述葫蘆脲的化學結構式如下所示：
8、；
9、s200、在基底表面涂覆所述水相溶液后引入所述油相溶液，利用界面聚合反應在所述基底表面形成復合聚酰胺膜；
10、其中，在可見光條件下，形成所述復合聚酰胺膜結構單體的結構式如下所示：
11、；
12、在紫外光條件下，形成所述復合聚酰胺膜結構單體的結構式如下所示：
13、；
14、s300、將所述復合聚酰胺膜進行熱交聯(lián)固化，得到分子篩分自組裝光響應膜。
15、基于二噻吩乙烯的衍生物作為一類高性能的光致變色化合物，其核心機理是基于分子內(nèi)兩個噻吩環(huán)在特定波長光照下發(fā)生的可逆電環(huán)化反應。這一反應使其在開環(huán)態(tài)與閉環(huán)態(tài)之間切換，并伴隨著顯著的物理化學性質變化，作為光致變色材料，dte衍生物具有較高的抗疲勞性和熱穩(wěn)定性，同時其快速的響應速度和較高的反應量子產(chǎn)率，確保了開關效率。同時葫蘆脲（cb）分子擁有高度對稱的剛性籠狀結構，其疏水空腔和由羰基氧原子構成的親水性端口，形成了獨特的外親水、內(nèi)疏水的微環(huán)境。這一結構特性使其能夠通過離子-偶極、疏水作用等多種非共價相互作用，高選擇性和高親和力地結合有機陽離子、金屬離子及中性分子。因其優(yōu)異的穩(wěn)定性、水溶性和可控的主客體化學性質，為超分子功能材料的構建奠定了堅實基礎。
16、進一步地，步驟s100中，所述含超分子組裝體的水相溶液的配制包括如下過程：將基于二噻吩乙烯的衍生物溶解于三氟乙醇和n,n-二甲基乙酰胺的混合溶劑中，然后加入所述葫蘆脲的水溶液，混合均勻，得到含所述超分子組裝體的水相溶液；
17、其中，所述基于二噻吩乙烯的衍生物的結構式如下所示：
18、。
19、進一步地，所述混合溶劑中三氟乙醇和n,n-二甲基乙酰胺的體積比為14:1～15:1。
20、進一步地，步驟s100中，所述含1,3,5-苯三甲酰氯的油相溶液的溶劑選自正己烷。
21、進一步地，步驟s200中，引入所述油相溶液后包括靜置過程，靜置時間為5～10min。
22、進一步地，步驟s200中，所述基底選自聚丙烯腈（polyacrylonitrile，pan）基底。
23、進一步地，步驟s200中，所述可見光的波長大于550nm，所述紫外光的波長為310nm～360nm。
24、為了實現(xiàn)第二個目的，本發(fā)明所采取的技術方案為：
25、一種分子篩分自組裝光響應膜，利用上述任一項所述的分子篩分自組裝光響應膜的制備方法制備而成。
26、為了實現(xiàn)第三個目的，本發(fā)明所采取的技術方案為：
27、一種分子篩分自組裝光響應膜的應用，利用上述分子篩分自組裝光響應膜對含染料分子的污水進行處理。
28、基于二噻吩乙烯的衍生物和葫蘆脲形成的超分子組裝體對染料分子的識別基于主客體相互作用，這種相互作用涉及多種非共價力的協(xié)同效應。主要的相互作用類型包括：
29、一、疏水相互作用是最重要的驅動力之一：葫蘆脲的內(nèi)部空腔具有疏水性質，能夠與染料分子的芳香環(huán)結構形成強烈的疏水相互作用。特別是對于含有多個芳香環(huán)的染料分子，疏水相互作用能夠提供強大的結合驅動力。研究表明，葫蘆脲對芳香族化合物的高親和力主要源于疏水效應。
30、二、π-π堆積相互作用在染料分子識別中起著關鍵作用：許多染料分子含有共軛芳香體系，能夠與葫蘆脲空腔內(nèi)表面的亞甲基橋或其他芳香基團形成π-π堆積。這種相互作用不僅增強了主客體結合的穩(wěn)定性，還能夠影響染料分子的電子結構和光譜性質。
31、三、靜電相互作用對帶電染料分子的識別尤為重要：葫蘆脲端口的羰基具有一定的負電性，能夠與陽離子染料分子形成靜電吸引作用。同時，通過在二噻吩乙烯分子上引入適當?shù)碾姾苫鶊F，可以調(diào)節(jié)整個超分子體系與染料分子的靜電相互作用，實現(xiàn)對不同電荷性質染料分子的選擇性識別。
32、四、氫鍵相互作用雖然在葫蘆脲主客體體系中不如疏水作用重要，但在特定情況下仍發(fā)揮作用。葫蘆脲端口的羰基氧原子可以作為氫鍵受體，與染料分子上的氫鍵供體（如氨基、羥基等）形成氫鍵相互作用。
33、基于二噻吩乙烯的衍生物與葫蘆脲的主客體識別能力相結合，形成了一個動態(tài)可調(diào)的識別體系。在光照條件下，二噻吩乙烯分子構型的改變能夠調(diào)節(jié)其與葫蘆脲的相互作用，進而影響整個體系對染料分子的識別能力。
34、進一步地，所述染料分子包括三水合亞甲基藍、結晶紫、莧菜紅、剛果紅、活性黑和阿爾新藍中一種或幾種。
35、本發(fā)明實施例中的上述一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果之一：
36、本發(fā)明提供的一種分子篩分自組裝光響應膜的制備方法，利用基于二噻吩乙烯的衍生物和葫蘆脲形成超分子組裝體作為基本功能單元，將其涂覆于基底后引入油相溶液，利用界面聚合反應在基底表面形成復合聚酰胺膜。二噻吩乙烯的光致變色性能與葫蘆脲的主客體識別能力相結合，形成了一個動態(tài)可調(diào)的識別體系。在光照條件下，二噻吩乙烯分子構型的改變能夠調(diào)節(jié)其與葫蘆脲的相互作用，進而影響整個體系對染料分子的識別能力。
37、本發(fā)明提供的一種分子篩分自組裝光響應膜，具有較好的染料截留效果和較小截斷分子量，可以實現(xiàn)相似分子量染料分子的精確篩分，有望廣泛應用于污水處理領域中。
38、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。