隨著對淡水的需求量增加,水凈化和膜脫鹽技術(shù)一直致力于通過有效的手段增加供水量。基于反滲透膜的水處理技術(shù)具有高能耗以及水滲透性低的特征,研究人員開發(fā)了基于水通道蛋白（AQPs）的具有高滲透性和低能耗的仿生膜,然而AQPs仿生膜在實(shí)際操作中面臨著蛋白失活和選擇性差的問題。仿生水通道的出現(xiàn)為解決失活和選擇性差的問題提供了很好的思路。碳納米管（CNTs）作為一種常用的仿生水通道在水處理領(lǐng)域廣泛引起研究人員的注意,CNTs因本身固有的納米尺寸和管內(nèi)壁的疏水特征而被廣泛的應(yīng)用在水處理仿生膜以及仿生水通道領(lǐng)域中。但基于CNTs的仿生水通道在實(shí)際開發(fā)中面臨著難以合成超短或合成的CNTs存在缺陷以及低親和等缺點(diǎn)。因此,迫切的需要開發(fā)一種簡捷高效的CNTs合成新方法,合成擁有低缺陷、超短且可以在脂質(zhì)膜系統(tǒng)中完全融合的CNTs以解決基于AQPs仿生膜在實(shí)際中遇到的問題。在本文的研究中,首先利用酸切割處理CNTs以得到超短CNTs,但得到的CNTs長度無法滿足制備仿生水通道的需要。為了獲得超短CNTs,利用超聲切割處理的方法得到了超短CNTs。驗(yàn)證了不同處理方法得到的CNTs的長度。并發(fā)現(xiàn)了超聲切割的功率對合... 

【文章來源】：齊魯工業(yè)大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

混酸處理獲得碳納米管的粒徑表征

第2章超短碳納米管制備條件的優(yōu)化14圖2.2不同超聲功率下碳納米管的粒徑2.3.3超聲切割制備超短碳納米管的粒徑表征為了確定當(dāng)超聲功率設(shè)置為200W時(shí)，可以獲得CNTs的尺寸長度與時(shí)間的關(guān)系，我們多次利用尖端超聲波技術(shù)處理將CNT縮短。長時(shí)間的微尖端超聲處理會(huì)導(dǎo)致CNT表面附近的微氣泡發(fā)生空化和塌陷，并使宏觀的納米管逐漸破碎成更短的片段，這一變化過程在整個(gè)超聲處理期間都會(huì)重復(fù)進(jìn)行[74]。我們在整個(gè)過程中以2小時(shí)為間隔取樣，并使用動(dòng)態(tài)光散射（DLS）測量了這些樣品中流體動(dòng)力學(xué)尺寸的分布。多次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果均與前文一致。在切割16小時(shí)獲得長度為30nm左右的CNTs，在20小時(shí)獲得長度為20nm的CNTs，在24小時(shí)獲得長度為12nm的左右CNTs。動(dòng)力學(xué)（如圖2.3所示）顯示這些樣品的平均粒徑持續(xù)減小，直到24小時(shí)時(shí)間點(diǎn)為止，此后我們沒有觀察到任何明顯的粒徑變化或者粒徑變化范圍在誤差范圍之內(nèi)，每個(gè)尺寸讀數(shù)均來自30次獨(dú)立測量的平均值。因此，切割工作在24h時(shí)已基本完成。結(jié)果表明切割程序通常產(chǎn)生的CNTs長度為5-30nm。在這些長度下，超聲氣泡的空化作用不再能夠使CNTs破裂。而且超聲切割處理還可以獲得不同長度的CNTs。

齊魯工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文15圖2.3超聲時(shí)間對碳納米管粒徑變化的影響我們選取了超聲切割處理24小時(shí)后的碳納米管并對其進(jìn)行了粒徑的表征。如圖2.4所示，超聲切割處理后得到的超短碳納米管呈正態(tài)分布，比混酸處理得到到的分布更加均勻。碳納米管長度為12.6nm約占47%，同比混酸中最大比例增長了15%，在16nm處占比為29%。與混酸處理相比，超聲切割處理得到的超短碳納米管的粒徑分布更加均勻，粒徑的變化差別不大。這主要?dú)w因?yàn)樘技{米管縮短到了一定程度之后，即使超聲的功率再大，也無法使其繼續(xù)縮短。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3606800