隨著世界經(jīng)濟(jì)的急速發(fā)展、人口的快速增長,清潔淡水資源的短缺和有限淡水資源的污染問題逐漸成為全世界面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。碳納米材料和納米技術(shù)的研究發(fā)展為開發(fā)一種高過濾通量,高截留率和高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的納濾膜提供了可能。其中,氧化石墨烯（GO）因其超薄的二維片層結(jié)構(gòu)、豐富的含氧官能團(tuán)和在有機(jī)溶劑、嚴(yán)苛化學(xué)環(huán)境下穩(wěn)定存在的特性而被廣泛應(yīng)用于薄膜制備。本論文采用靜電噴涂技術(shù)制備了大面積GO薄膜,進(jìn)一步結(jié)合靜電紡絲技術(shù),設(shè)計(jì)并制備了三明治結(jié)構(gòu)、多層膜結(jié)構(gòu)GO薄膜,極大的促進(jìn)了薄膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。此外,為了進(jìn)一步提高GO薄膜的納濾性能,采用親水性納米粒子和COF-LZU1插層增大GO薄膜的片層間距。最后,對(duì)所制備GO薄膜的納濾性能,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和自清潔性能進(jìn)行了探究。首先,針對(duì)傳統(tǒng)液相成型方法制備GO薄膜存在的問題,本文創(chuàng)新性地使用靜電噴涂技術(shù)制備了高性能、大尺寸GO薄膜,并對(duì)其納濾和自清潔性能進(jìn)行了探究。結(jié)果表明,GO（120）薄膜表現(xiàn)出較高的純水通量（11.13 L m-2 h-1 bar-1）和較高的有機(jī)染料分子截留率（對(duì)堿性品紅、亞甲基藍(lán)、甲基橙和伊文思藍(lán)的截留率分別為98.88%、98.97%、1... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：161 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１單層納米打孔石墨烯／碳納米管復(fù)合薄膜的制備流程、結(jié)構(gòu)和過濾示意圖

第一章緒論??通過第一性原理模擬計(jì)算，Ｂｏｕｋｈｖａｌｏｖ及其合作者［４３］研究了水在ＧＯ薄膜??中的傳輸機(jī)制，如圖１．２ａ和ｂ所示。計(jì)算結(jié)果顯示，ＧＯ片層中的單層冰（圖??１．２ａ）和雙層冰（圖１．２ｂ）結(jié)構(gòu)均可提升能量勢(shì)壘。但是相對(duì)而言，雙層冰可以??進(jìn)一步破壞進(jìn)入下一層ＧＯ片層形成新的雙層冰結(jié)構(gòu)，能量上最為有利。同時(shí)，??由于ＧＯ薄膜在水溶液會(huì)發(fā)生膨脹，使其片層間距進(jìn)一步增大，也有利于形成雙??層冰結(jié)構(gòu)。最新的工作中也直接通過ＨＲＴＥＭ觀測(cè)到在石墨烯納米片層中存在的??有序冰結(jié)構(gòu)（圖１．２ｃ）?［４４］，有力地證明了水分子在ＧＯ片層中通過的機(jī)制為：在??納米毛細(xì)管中規(guī)則形成有序冰結(jié)構(gòu)，然后通過集體滑移造成超快的水傳輸。??（ｄ）?ｍ?’廠??Ｌ?＿?ＶＵ?０?ｄ?糾、一Ｍｇ＞??＾?１（ｒｔ?Ｋ－?Ａｓ０４＞?，??＾—－ｐｒｏｐａｎｏｌ??（ｅ）?＊??Ｉ?ｌ?Ｉ?１?Ｉ?Ｆｅ（ＣＮ）＾。階［ＲＵ（＿Ｆ．??－：１?；?Ｉ?５?＞?＾?；??Ｃｄ１?，?ｉｆ?ｉ?ｗ－?？＝?ｉ??Ｊ?ｇｌｙｃｅｒｏｌ?—？??？＊＊＊＿？？??３?０?３Ｓ?４?０?４．５?ＳＯ?ＳＳ?６０??ｈｙｄｒａｔｅｄ?ｒａｉｔｕｓ?（Ａ）??圖１．２水和溶質(zhì)分子在ＧＯ薄膜的傳質(zhì)機(jī)理。（ａ）單冰層滑移通過ＧＯ納米片邊緣的能量消??耗和最佳原子結(jié)構(gòu)。（ｂ）雙冰層在ＧＯ邊緣滑移和熔化的能量消耗和最佳原子結(jié)構(gòu)［４３］。（ｃ）??石墨烯片層中水分子的高分辨透射電鏡（ＨＲＴＥＭ）照片。鑲嵌的為水分子的四方對(duì)稱結(jié)構(gòu)??和石墨烯的六方結(jié)構(gòu)［４４］。（ｄ）?ＧＯ薄膜光學(xué)照片和（ｅ）?Ｕ型分離管裝置的示意圖。（ｆ）各??種溶質(zhì)通過ＧＯ

?第一章緒論???！?％??？－ｗ???Ｎａｎｏｓａ＾ｗｂ?／ｐ＾?ＭｃｒａｖａｓｈＭｌｓ??■?■?＝＾．�。担罚剑椋颍�??＿？芊！??，？，ｉ—＇－ｒｒｉｒｊ．?｜?：ｉｒｒ．?－：－．???：ｉａ｜Ｈ?ｊｉ?『—ｉ??ｉｒ：卷?Ｉｆ?嘴??００?１５?Ｊｔ?２ｉ?Ｍ?０５＿ｉ？?１５?２Ｄ?２ｉ??Ｔｉｗｔｆｔ）?Ｔｎ＊（ｋ）??圖１．３?ＧＯ薄膜的選擇性傳質(zhì)特性｜４６Ｕａ）ＧＯ薄膜的離子傳輸示意圖、ＧＯ溶液的光學(xué)照片、??表面形貌圖、ＧＯ薄膜的光學(xué)照片和掃描電鏡（ＳＥＭ）照片。（ｂ）不同鹽溶液的滲透性能（濃??度為０．１?Ｍ）。（ｃ）羅丹明Ｂ的紫外吸收光譜，源溶液和過濾３?ｈ后的溶液的紫外吸收光譜。??（ｄ．?ｅ）納米和微米尺寸的ＧＯ納米片制備的ＧＯ薄膜及其不同的堿金屬、堿土金屬鹽離子??的滲透性能??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?ｏｆ?ＧＯ?ｍｅｍｂｒａｎｅ１４６１，?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｓｅｔｕｐ?ｆｏｒ?ｉｏｎ??ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ?ｏｖｅｒ?ＧＯ?ｍｅｍｂｒａｎｅ，?ｏｐｔｉｃａｌ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ＧＯ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ，?ＡＦＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ＧＯ?ｆｌａｋｅｓ，?ｉｍａｇｅｓ??ｏｆ?ａ?ｆｒｅｅ－ｓｔａｎｄｉｎｇ?ＧＯ?ｍｅｍｂｒａｎｅ，?ｔｏｐ－ｖｉｅｗ?ａｎｄ?ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ＧＯ?ｍｅｍｂｒａｎｅ，?（ｂ）??Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ?ｒａｔｅｓ?ｏｆ?ｓａｌｔ?ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，?（ｃ）?ＵＶ－ｖｉｓ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏ


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