膜技術(shù)作為一種高效、快捷的分離手段,在不同領(lǐng)域有著廣闊的用途。而氧化石墨烯膜因其可調(diào)控的層間距,成為近來最重要的膜材料之一。此外,氧化石墨烯膜還具有超薄、節(jié)能、高流量等特點,在離子、分子的篩分、海水淡化等領(lǐng)域有著重要的研究價值。實現(xiàn)離子、分子等篩分的重要手段是調(diào)控氧化石墨烯片層間的距離。這種可變動的片層間距離既是機遇也是挑戰(zhàn):變動的層間距可滿足不同尺寸離子、分子間的篩分,但同時由于氧化石墨烯膜在水溶液中的溶脹問題,使得其要想在水溶液中保持足夠小的層間距以滿足小離子的截留、篩分,仍是一項巨大的挑戰(zhàn)。雖然,目前已有很多嘗試去調(diào)節(jié)、控制小尺寸的氧化石墨烯層間距,但這一進展并不顯著,使得氧化石墨烯膜的應用受到了極大的限制。本文探索了一種新的、控制氧化石墨烯層間距的手段,即基于水合陽離子-π作用,通過改變陽離子的濃度來實現(xiàn)對氧化石墨烯膜層間距的調(diào)控。X射線衍射（XRD）實驗表明,氧化石墨烯膜的層間距隨陽離子濃度的升高而減小,其中,最高濃度1.5 M K⁺離子控制的氧化石墨烯膜與水溶液中自然狀態(tài)下的氧化石墨烯膜相比,其層間距減小了2.1?,減小效果顯著。紫外吸收光譜（UV）實... 

【文章來源】：上海大學上海市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 氧化石墨烯簡介
        1.1.1 碳基納米材料概述
        1.1.2 氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
        1.1.3 氧化石墨烯的制備方法
        1.1.4 還原氧化石墨烯及其還原方法
    1.2 氧化石墨烯膜簡介
        1.2.1 膜技術(shù)簡介
        1.2.2 氧化石墨烯膜的制備方法
        1.2.3 氧化石墨烯膜的表征方法
        1.2.4 氧化石墨烯膜的應用
    1.3 水合陽離子-π理論
        1.3.1 離子-π作用簡介
        1.3.2 水合陽離子-π作用簡介
        1.3.3 水合陽離子-π作用的理論計算
        1.3.4 水合陽離子-π作用的實驗驗證
        1.3.5 水合陽離子-π作用的相關(guān)應用
    1.4 本課題研究的目的、意義和及主要研究內(nèi)容
第二章 實驗材料與分析方法
    2.1 實驗試劑材料與儀器
        2.1.1 實驗原始材料及其標準,玻璃器皿的預處理
        2.1.2 儀器設(shè)備
    2.2 氧化石墨烯膜的制備及表征
        2.2.1 氧化石墨烯的制備
        2.2.2 氧化石墨烯膜的制備
        2.2.3 氧化石墨烯膜的形貌表征
        2.2.4 氧化石墨烯膜的性能表征
    2.3 控制氧化石墨烯膜層間距的實驗
        2.3.1 實驗步驟
        2.3.2 膜層間距的分析方法
    2.4 氧化石墨烯膜的離子滲透實驗
        2.4.1 不同實驗方法的比較
        2.4.2 實驗步驟
        2.4.3 儀器分析方法
第三章 水合陽離子-π作用的陽離子濃度效應
    3.1 引言
    3.2 實驗方法
        3.2.1 實驗材料及膜的制備
        3.2.2 實驗儀器
        3.2.3 實驗原理及步驟
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 不同濃度陽離子控制氧化石墨烯膜層間距的X射線衍射（XRD）檢測
        3.3.2 陽離子濃度效應的紫外吸收光譜（UV）檢測
        3.3.3 基于陽離子-π中不同濃度陽離子控制層間距的膜的滲透實驗
        3.3.4 KCl控制的氧化石墨烯膜對其他離子滲透行為的影響
        3.3.5 膜厚度對離子滲透速率的影響
        3.3.6 膜的穩(wěn)定性
        3.3.7 膜的水通量
    3.4 本章小結(jié)
第四章 高濃度KCl控制的氧化石墨烯膜用于一價離子和二價離子的分離
    4.1 引言
    4.2 實驗方法
        4.2.1 實驗材料
        4.2.2 實驗儀器
        4.2.3 實驗原理及步驟
    4.3 實驗結(jié)果與討論
        4.3.1 單一離子的滲透
        4.3.2 一價與二價混合離子在高濃度KCl控制的氧化石墨烯膜上的滲透分離
        4.3.3 一價與二價離子在高濃度NaCl控制的氧化石墨烯膜上的滲透分離
        4.3.4 膜分離性能的影響因素
        4.3.5 膜的分離穩(wěn)定性
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 研究結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
作者在攻讀碩士學位期間公開發(fā)表的論文
致謝



本文編號：3155648