氧化石墨烯（GO）作為一種典型的二維材料,因其具有獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和可調(diào)的物理化學(xué)性質(zhì),已成為一種新興的分離膜材料。由GO組裝成的分離膜在水處理、海水淡化和氣體分離等領(lǐng)域表現(xiàn)出非凡的分子分離性能,在過(guò)去幾年受到了極大的關(guān)注。本文選取GO為原材料,通過(guò)水熱還原以及填充MoS₂、V₂O₅納米材料的方式分別對(duì)其進(jìn)行了改性,并真空抽濾在聚偏氟乙烯（PVDF）基底上制備了具有層狀結(jié)構(gòu)的分離膜。分析了改性后的GO膜的化學(xué)性質(zhì)及層間結(jié)構(gòu)特征的變化情況,并探究了改性對(duì)其分離機(jī)制以及分離性能的影響。主要結(jié)果如下:（1）通過(guò)綠色水熱還原法合成了還原氧化石墨烯,并采用真空抽濾法在聚偏氟乙烯（PVDF）基底上制備還原氧化石墨烯（rGO）膜。通過(guò)控制水熱時(shí)間調(diào)整GO的還原程度,詳細(xì)探究了還原程度對(duì)其層間結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響,然后評(píng)價(jià)了不同還原程度rGO膜的滲透性能。結(jié)果表明,隨著水熱處理時(shí)間增加,其水通量不斷增高。當(dāng)水熱處理9 h時(shí),rGO膜的純水通量為26.08 L m^-2 h^-1 bar^-1

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氧化石墨烯分離膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)Fig.1.3StructuralcharacteristicsofGOmembrane

氧化石墨烯分離膜性能評(píng)價(jià)裝置

第三章水熱還原氧化石墨烯膜的制備及性能研究21圖3.1rGO分散液（a）和rGO膜（b）的照片F(xiàn)ig.3.1PhotosofrGOdispersions(a)andrGOmembranes(b)圖3.2（a）為rGO膜的拉曼光譜圖，其特征是在1350cm-1和1585cm-1處出現(xiàn)了D峰和G峰。D峰一般源于結(jié)構(gòu)缺陷或可破壞對(duì)稱(chēng)性和選擇規(guī)則的邊緣，而G峰源于sp2碳域的面內(nèi)伸縮振動(dòng)[55,58]。D峰和G峰的強(qiáng)度比（ID/IG）可以對(duì)GO/rGO納米片中的紊亂和缺陷程度（例如褶皺、孔隙及邊緣等）進(jìn)行評(píng)價(jià)[59]，其值與sp2碳域的平均大小成反比。在ID/IG的值比較中，水熱還原后rGO膜呈現(xiàn)出更高的ID/IG值。隨著水熱時(shí)間從0增加到9h，rGO的ID/IG值明顯增大，由于大量較小的sp2碳域形成，導(dǎo)致所有sp2碳域的平均尺寸減小[60]，而且rGO中的無(wú)序度和缺陷增多。當(dāng)水熱時(shí)間超過(guò)9h時(shí)，ID/IG的值基本上沒(méi)有變化，說(shuō)明隨著水熱還原時(shí)間的增加，rGO中的sp2碳域、無(wú)序度和缺陷沒(méi)有明顯的變化。圖3.2rGO膜的拉曼光譜圖（a）和紅外光譜圖（b）Fig.3.2Ramanspectra(a)andFT-IRspectra(b)ofrGOmembranes通過(guò)傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）數(shù)據(jù)以及X射線光電子能譜（XPS），對(duì)膜表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)分析，測(cè)定水熱處理后GO中含氧官能團(tuán)的變化情況。圖3.2（b）為GO粉末及rGO膜的紅外光譜圖。GO的紅外特征峰為3304cm-1（-OH伸縮振動(dòng)峰），1720cm-1（羧基中C=O伸縮振動(dòng)峰），1620cm-1（C=C伸縮振動(dòng)峰），1400cm-1（-OH

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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