發(fā)布時間：2020-12-27 12:46

　　在核電快速發(fā)展的新形勢下,安全、有效地處理與處置核能發(fā)展產生的乏燃料是核工業(yè)與能源工業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn),也是影響我國核能可持續(xù)發(fā)展的關鍵因素之一。其中高放廢液中錒系與鑭系元素的分離是分離科學領域,更是放射化學領域中的重要課題。金屬離子的常用分離方法有吸附、沉淀、離子交換和膜分離等方法。膜分離技術以其選擇性好、無相變、適應性強、能耗低等優(yōu)點而備受關注。二維石墨烯材料因其優(yōu)異的物理化學性能在生物醫(yī)學、能源、海水淡化、膜分離等領域具有廣泛的應用價值。本文制備了三種石墨烯膜材料并研究其對金屬離子的選擇性分離性能,所制膜材料具有良好選擇性,有望應用于工業(yè)廢水中離子的分離、純化和回收,進一步完善膜分離技術。通過對不同輻照通量的納孔單層石墨烯（NSG）進行氨基修飾,制備了氨基功能化的PET基納孔單層石墨烯膜（NSGM-A）。利用TEM、SEM、Raman和EDS進行表征,并研究氨基修飾前后的納孔膜對鑭錒系元素的分離性能。結果表明,NSG成功轉移并修飾為NSGM-A。鑭錒離子透過量與輻照通量、電荷數成正比;納孔周邊的含氧基團對高價陽離子有較強的靜電引力,能將高價離子吸附在納孔周邊,容易實現高價離子與滲透... 

【文章來源】：蘭州大學甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

a：核孔膜的特性，a

蘭州大學碩士學位論文氨基化納孔單層石墨烯膜及改性氧化石墨烯膜的滲透性能研究51.3.1石墨烯2004，英國科學家發(fā)現一種新型的二維原子晶體--石墨烯，它由碳原子sp2雜化連接，推翻了“熱力學漲落不允許二維晶體在有限溫度下存在”的理論，震驚了整個物理學界[33]。石墨烯結構可視為苯類六元環(huán)單元的無限延伸（圖1-2）。圖1-2石墨烯基本單元結構示意圖[34]石墨烯具有理論比表面積2600m2/g，優(yōu)異的導熱性能（3000W·m-1·K-1）、機械性能（1060GPa）、室溫高電子遷移率（15000cm2·V-1·s-1）和室溫量子霍爾效應等特殊性能[35-39]。石墨烯的化學研究主要包括化學制備、化學改性和表面化學和催化等方面。石墨烯的制備主要分為物理和化學法，目前較為成熟的技術包含機械剝離、晶體外延生長、化學氧化、化學氣相沉積和有機合成等[40-44]。由于石墨烯是無數個六元環(huán)結構單元相連的二維晶體組合，化學穩(wěn)定性好，表面呈惰性，與其它介質（如溶劑等）相互作用能力差，且片層間的范德華力使其容易聚集，難以溶于水和常見的有機溶劑[45]，研究者們考慮對石墨烯進行化學改性，通過接枝指定官能基團，修飾使其具有更豐富的結構特性，在提升相互作用能力的同時充分發(fā)揮其本身的優(yōu)異性能，使得石墨烯及其衍生物材料有更全面的應用[46]。1.3.2單層石墨烯單層石墨烯（Single-layerGraphene，SG）是只有一層碳原子（0.335nm）的網狀結構，堅固且可化學改性，是一種天然的膜材料。SG有多種制備方法，首先，SG可以通過機械剝離的方式從石墨片上剝離出來，這主要是利用石墨片層之間的弱相互作用。該方法可以得到高質量的石墨晶體，幾乎沒有缺陷，但得到的SG尺寸小，產率低，不能大面積生產[47]。碳化硅分解法解決了產品尺寸小的1.3石墨

謔??┍礱嬤票改擅卓撞⒔?謝?Ц男砸醞乜砥溆τ梅段А?1.3.3納孔單層石墨烯僅單原子厚度的石墨烯不可透過氣體、液體，而在SG上制造適宜的孔洞，物質就有通過的可能。通過在SG中形成納米孔制得納孔單層石墨烯（NanoporousSingle-layerGraphene，NSG），可以用作有效的分離膜[57]。據報道[58,59]，石墨烯上的納米孔是對其晶格上某些碳原子的去除或轉移，是一種晶格缺陷。產生這種缺陷的方法通常包括電子束暴露，氧化蝕刻和離子/簇轟擊或特殊的化學處理。Li等人[60]使用氪離子加速器輻照的方式制備了NSG，其輻照流程如圖1-3所示。納孔缺陷的產生使石墨烯具有更多的新功能，增加了其比表面積，并且在酸性條件下，納米孔的缺陷位點容易與含氧基團結合，π電子密度發(fā)生變化，大大提高其活性。納米孔的引入使石墨烯具有豐富的輸運通道、可調節(jié)的能帶隙、高的孔圖1-3重離子輻照法制備納孔石墨烯[60]

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：2941761