膜分離技術(shù)因其能耗低、操作效率高和對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為分離科學(xué)中最重要的手段之一。傳統(tǒng)的氣體分離膜主要由聚合物膜組成,然而,其性能受到Robeson上限的限制,應(yīng)用的過(guò)程中要在選擇性和氣體滲透性之間平衡。最近,二維（2D）層狀材料在組裝新型分離膜方面,吸引了廣大科研工作者的興趣。在這些二維層狀材料中,氧化石墨烯（GO）膜具有層狀結(jié)構(gòu)和亞納米孔徑,而且具有較好的分子篩特性,成為分離膜研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)。但是到目前為止GO用于分離領(lǐng)域仍舊存在諸多問(wèn)題,例如其機(jī)械強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)可控性都比較差,因此這也成為影響其應(yīng)用的關(guān)鍵因素,針對(duì)以上問(wèn)題,為了進(jìn)一步推動(dòng)GO在氣體分離膜領(lǐng)域的應(yīng)用,我們做了如下工作:（1）單純的GO膜其機(jī)械強(qiáng)度比較差,并且GO本身結(jié)構(gòu)的可控度不夠,這也對(duì)其分離和滲透性能造成了一定的影響,為改善其機(jī)械強(qiáng)度,本論文采用Al₂O₃基于相轉(zhuǎn)化法制備的高強(qiáng)度的多孔中空纖維陶瓷膜作為基底,通過(guò)真空輔助的抽濾法負(fù)載GO膜,成功制備了GO@Al₂O₃復(fù)合膜來(lái)提高膜的整體強(qiáng)度。（2）在GO膜結(jié)構(gòu)的控制方面,本... 

【文章來(lái)源】：山東理工大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：60 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

(a)納米孔石墨烯薄膜結(jié)構(gòu)示意圖，(b)氫氮摻雜修飾的納米孔，(c)刻蝕納米孔[48]

孔石墨烯薄膜結(jié)構(gòu)示意圖，(b)氫氮摻雜修飾的納米孔，(c) Structure of porous graphene models, (b) The H-N-terminatedEtching nano-pore[48]表面的親水性，可以使其在超聲條件下均勻的分散在過(guò)層層自組裝、噴涂[52, 65-68]和旋涂以及真空抽濾[69-7 1.2）。完整沒(méi)有缺陷的 GO 片層是不允許任何分子的強(qiáng)電子密度的存在，使其能夠有效阻止任何原子或較多的含氧官能團(tuán)，使其能夠更好地選擇性的分離選擇分離性能，此外，GO 層與層之間可以形成納米在著選擇性的納米缺陷，因而能夠允許小于納米孔道使得 GO 的分離選擇性能尤為突出。如圖 1.3 所示[7

圖 1.3 (a)GO 片層形成的納米孔道，(b)納米孔缺陷[72]Fig.1.3 (a) The nano-channels formed by the GO interlayer space, (b) the defect of nanopores[72]1.4 石墨烯基膜的應(yīng)用近年來(lái)，石墨烯作為一種優(yōu)良的膜材料，在很多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。而 GO 研究的更為廣泛。下面我們主要是針對(duì) GO 膜的應(yīng)用進(jìn)行綜述。1.4.1 GO 膜用于氣體分離Nair 等人[2]在 2012 年首次提出石墨烯基膜，他們證明了 GO 膜會(huì)阻止水蒸氣之外的一切物質(zhì)通過(guò) GO 膜（例如乙醇蒸汽），這是人們第一次利用純 GO 膜進(jìn)行過(guò)濾。他們?cè)陔S后的質(zhì)量損失測(cè)試中證實(shí)了像 He、H2、N2和 Ar 在壓力比較低的條件下不能通過(guò)分離膜。之后，Kim 等人[52]證實(shí) GO 膜可以用于氣體分離，在他們的工作中，他們研究了 GO 膜的氣體滲透行為，并通過(guò)控制膜參數(shù)演示了氣體的選擇性擴(kuò)散。為了得到高質(zhì)量的分離膜，他們使用了兩種方法來(lái)制備 GO 膜，在第一種方法中，他們通過(guò)傳統(tǒng)真空負(fù)載法制備了多層 GO 膜，而在第二種方法中，他們使用旋轉(zhuǎn)涂層獲得

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]石墨烯基分離膜研究進(jìn)展[J]. 萬(wàn)武波,紀(jì)冉,何鋒.  化學(xué)進(jìn)展. 2017(08)



本文編號(hào)：3462634