石墨烯具有優(yōu)越的物理和化學(xué)性能,在許多領(lǐng)域都表現(xiàn)了獨(dú)特的應(yīng)用價值。它具有二維蜂窩狀SP2雜化的碳六元環(huán)晶體結(jié)構(gòu),只有一個碳原子的厚度。結(jié)構(gòu)完整的石墨烯是由碳原子連續(xù)六元環(huán)所構(gòu)成的,理論上的完美石墨烯是不能透過任何氣體或者液體的,可以作為防腐材料。但是如果在石墨烯中人為制造一些可供一定尺寸的氣體分子或者液體分子通過的納米級或者微米級的孔洞,這樣石墨烯就可以作為高效的分離膜,并且具有一個原子厚度的超快的傳輸速度。而上述理想的單層石墨烯分離膜制備工藝還不成熟,還無法制備面積較大用于實(shí)際應(yīng)用的分離薄膜,目前的研究基本上還處于理論階段,用于實(shí)驗(yàn)研究的單層分離膜基本上用于氣體分離。石墨烯的衍生物氧化石墨烯為表面帶有含氧官能團(tuán)的石墨烯,其保留了石墨烯的部分性能,并且制備方法較簡單,可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制備。本文基于石墨烯納米材料具有以上的優(yōu)越性能,制備了高溫還原石墨烯（GR）、氧化石墨烯/碳納米管復(fù)合分離薄膜（GO/CNT分離膜）和石墨烯/碳納米管復(fù)合分離薄膜（rGO/CNT分離膜）,將其用于重金屬Pb2+離子和Co2+離子的分離,并系統(tǒng)的研究了其分離性能和分離機(jī)理。全文主要研究內(nèi)容如下:（1）利用Humm... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

不同種類的分離膜[27]

3圖 1.2 薄膜分離示意圖[28]Fig 1.2 Schematic illustration of membrane separation（2）納濾膜納濾膜的孔徑在 1nm-2nm 之間，它能夠截留分子量大約為 150-500 道爾頓左右的有機(jī)污染物，鹽的截留率大約為 2%-98%之間。常用于除去地下水的硬度、進(jìn)行油水分離、藥物分離等領(lǐng)域。發(fā)達(dá)國家的納濾膜已經(jīng)進(jìn)入了商品化階段，我國剛剛處于起步階段。（3）超濾膜超濾膜的孔徑大約在 2nm 到 100nm 之間。超濾膜的出現(xiàn)時間最早，其在上個世紀(jì)的中期就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的生產(chǎn)，由于其所需要的分離操作壓力相對

厚度為 35nm，如圖 1.3 為其沉積類金剛石分離膜的工藝過程。 其中圖1.3(A)為氧化鋁膜上形成的無支撐的 DLC 膜（類金剛石薄膜）的示意圖.通過圖1.3（B)生成的 DLC 膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看到，膜內(nèi)具有眾多的納米級的孔洞。其在多孔鋁底膜上還沉積了一層大約 80nm 厚的納米線，然后在沉積的納米線上再進(jìn)行沉積 DLC 碳膜，再用鹽酸溶解去掉納米線，最后獲得了 35nm 厚的 DLC 膜。這種通過化學(xué)氣相沉積的 DLC 可用于分離薄膜。但是由于化學(xué)氣相沉積方法制備成本較高，并且 DLC 薄膜的制備工藝也較為復(fù)雜。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]石墨烯增強(qiáng)AZ91鎂基復(fù)合材料的力學(xué)性能[J]. 袁秋紅,曾效舒,吳俊斌.  機(jī)械工程材料. 2016(08)
[2]氧化石墨的清洗工藝改進(jìn)及其結(jié)構(gòu)表征[J]. 王艷春,曾效舒,袁秋紅,敖志強(qiáng),楊文慶.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2016(19)
[3]石墨烯納米片/AZ91鎂基復(fù)合材料制備與力學(xué)性能[J]. 袁秋紅,曾效舒,吳俊斌,葉達(dá)林.  特種鑄造及有色合金. 2016(03)
[4]化學(xué)還原石墨烯薄膜的制備及結(jié)構(gòu)表征[J]. 王艷春,曾效舒,魏嘉麒,敖志強(qiáng),楊文慶.  材料導(dǎo)報. 2016(02)
[5]Recent advances in nanoporous graphene membrane for gas separation and water purification[J]. Chengzhen Sun,Boyao Wen,Bofeng Bai.  Science Bulletin. 2015(21)
[6]石墨烯及氧化石墨烯對分離膜改性的方法、效能和作用機(jī)理[J]. 王茜,郭曉燕,邵懷啟,周啟星,胡萬里,宋曉靜.  化學(xué)進(jìn)展. 2015(10)
[7]堿改性ZSM-5沸石分子篩吸附去除水中Pb2+的研究[J]. 張健,萬東錦,劉永德,李功坤.  環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報. 2015(04)
[8]多孔石墨烯分離CH4/CO2的分子動力學(xué)模擬[J]. 溫伯堯,孫成珍,白博峰.  物理化學(xué)學(xué)報. 2015(02)
[9]逐層法制備碳納米管/石墨烯透明導(dǎo)電玻璃[J]. 魏嘉麒,曾效舒,朱棟泉,劉震云,羅雷.  材料科學(xué)與工程學(xué)報. 2014(04)
[10]石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的合成與表征[J]. 王永禎,王勇,劉志濤,蔡曉嵐.  中國有色金屬學(xué)報. 2014(07)

博士論文
[1]石墨烯納濾膜的制備、改性及其性能研究[D]. 韓燚.浙江大學(xué) 2014
[2]化學(xué)氣相沉積法生長高質(zhì)量石墨烯及其光電性能研究[D]. 吳天如.南京航空航天大學(xué) 2012
[3]石墨烯的制備及在超級電容器中的應(yīng)用[D]. 吳洪鵬.北京交通大學(xué) 2012
[4]半導(dǎo)體和氧化物表面石墨烯的生長和結(jié)構(gòu)表征及錳摻雜碳化硅稀磁半導(dǎo)體研究[D]. 唐軍.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011

碩士論文
[1]層層自組裝技術(shù)制備碳納米管/石墨烯透明導(dǎo)電薄膜[D]. 魏嘉麒.南昌大學(xué) 2014
[2]不銹鋼基多孔金屬/類水滑石復(fù)合膜的制備及膜濾性能研究[D]. 肖甜.北京化工大學(xué) 2014
[3]氧化石墨烯超濾分離膜[D]. 黃虎彪.浙江大學(xué) 2014
[4]化學(xué)氣相沉積（CVD）生長高質(zhì)量的石墨烯及其性能的研究[D]. 常全鴻.上海師范大學(xué) 2012
[5]金屬膜處理油田采出水的膜污染機(jī)理及控制對策研究[D]. 王偉偉.中國海洋大學(xué) 2011



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