【摘 要】
:
氧化石墨烯(GO)由于其超薄的结构、大的比表面积和丰富的含氧官能团,在水处理方面受到了特别的关注。通常,通过堆叠氧化石墨烯纳米片会形成二维通道,此时的层间间距在干燥状态下仅允许极少部分的水分子渗透。而在潮湿条件下,氧化石墨烯通道的膨胀效应会增加层间距,但这却限制了高选择性。在纳米尺度上调控氧化石墨烯膜中的二维通道,显示出解决这一挑战的巨大潜力,通常纳米多孔材料被认为是调整膜通道的极好材料,金属有机
论文部分内容阅读
氧化石墨烯(GO)由于其超薄的结构、大的比表面积和丰富的含氧官能团,在水处理方面受到了特别的关注。通常,通过堆叠氧化石墨烯纳米片会形成二维通道,此时的层间间距在干燥状态下仅允许极少部分的水分子渗透。而在潮湿条件下,氧化石墨烯通道的膨胀效应会增加层间距,但这却限制了高选择性。在纳米尺度上调控氧化石墨烯膜中的二维通道,显示出解决这一挑战的巨大潜力,通常纳米多孔材料被认为是调整膜通道的极好材料,金属有机骨架(MOF)因其明确的孔结构、可调的孔径尺寸大小而被广泛应用。在金属有机骨架中,沸石咪唑骨架-8(ZIF-8)是由锌离子和二-甲基咪唑组成的,包含约3.4(?)的三维六环孔通道。在本文中,我们报道了一种嵌入氧化石墨烯膜中的ZIF-8纳米多孔材料,带正电荷的沸石咪唑骨架与氧化石墨烯复合后,杂化纳滤膜的水渗透性能和染料截留性能显著改善,并在长期渗透过程中仍能保持稳定。此外,还成功制备了四种不同尺寸的ZIF-8纳米多孔颗粒,以研究多孔颗粒的尺寸对杂化纳滤膜过滤性能的影响,并探究了其传输机理。(1)采用改良的Hummers方法制得了氧化石墨烯纳米片,采用简单的机械化学合成法制备了形状规则的ZIF-8,并采用X射线衍射、红外光谱等测试方法对其进行表征;将氧化石墨烯纳米片与ZIF-8以不同组分比混合,使用易于操作的真空抽滤装置将其抽滤成膜,之后进行透水性测试,根据测试结果,选取最佳组分混合比例2:1。(2)后续对复合纳滤膜的水渗透性能以及染料截留性能进行表征,结果显示,层间距调整后的复合纳滤膜表现出超快的透水性,最高可达136.4 L m~2 h-1 bar-1,是纯氧化石墨烯膜的6倍。同时复合纳滤膜对阳离子染料和阴离子染料的截留效果相差较大,对阳离子染料亚甲基蓝(Mn B)的截留率高达98.4%,表现出优异的截留性能,而对阴离子染料酸性橙G(AOG)的截留率仅为28.1%。(3)另外,通过调节ZIF-8的尺寸,探究负载ZIF-8的尺寸对杂化纳滤膜过滤性能的影响并对其传输机理进行探究。发现杂化纳滤膜的水渗透率随着疏水性Z IF-8粒径的增大而增加,这一方面归因于ZIF-8尺寸的增大使得氧化石墨烯层压板间的二维通道扩展,另一方面是由于疏水性ZIF-8在层压板内部形成疏水通道进而加速水分子运动。与此同时,带正电的ZIF-8的窄孔径大大阻碍了染料分子的通过,在物理筛分和静电相互作用的协同作用下,在保持高透水性的同时兼顾了良好的染料截留性能,对罗丹明B(RB)的截留率接近100%。快速的水渗透速率和高染料截留率显示了氧化石墨烯复合纳滤膜在纳滤领域具有广泛的应用前景,因此,该杂化纳滤膜的成功制备为设计和开发用于水处理和染料分离的新型纳滤膜提供了广阔的思路。
其他文献
褶皱广泛存在于自然界中,其通过增加伸展性或者比表面积来赋予主体独特的性能。近些年来,由于褶皱优异的性能,如何制备调控人工褶皱引起了研究者的广泛关注。随着对褶皱结构研究的深入,人们发现制备褶皱的材料大多不具备生物相容性,限制了其在柔性传感器以及生物医药领域的应用。水凝胶是一种生物相容性良好的柔性材料,但目前研究的褶皱水凝胶力学性能较差且存在分层的问题,大大缩减了应用范围。为解决上述难题,本论文采用浸
改革开放以来,中国卫生健康事业获得了长足的发展,特别是在扶贫开发工程的推进中,贫困地区的基本医疗得到保障。然而无论在城市还是农村,仍然存在由于居民自身经济能力不足或地区医疗体系不完善产生的医疗贫困现象。如何利用科学技术和设计理论手段在巩固当前医疗扶贫成果的基础上扩大医疗扶贫工作范围、加大医疗扶贫救助力度、提高居民自身健康意识和健康水平值得相关学者深思。本文首先从包容性设计理念在医疗扶贫工程中应用的
金属硫化物纳米晶是一类性能优良的半导体,由于其丰富的电子、光学和化学性质,在绿色可再生能源领域具有广阔的应用前景。目前在小尺寸纳米颗粒的合成上依然存在着分布不均匀、分离困难、稳定性差、以及高温合成等缺点,严重限制了纳米材料的性能。本文采用可逆相转移方法赋予金属离子水油双重相溶性,并系统探讨了单胶束反相乳液合成机理,合成得到小尺寸单分散金属硫化物纳米晶,并进行了光催化性能实验。具体研究内容如下:(1
工业化中有机染料及抗生素的人工大规模使用给我们的周围环境带来了负面影响。有机染料被认为是不可生物降解的。染料主要用于造纸、染发剂、制药和食品等行业。大多数染料都是有毒的,其中一些染料还会致癌和伤害人体细胞,对人体和其他生物产生影响。有机染料及抗生素被认为是水污染的主要来源之一。工业废液中未经处理和适度使用的废水排放到自然生态系统中,造成了许多困难。有机染料及抗生素还可能会影响水生生物和许多生物的食
随着技术及社会生活的发展,玩具正在经历着基于移动互联网、人工智能大数据、增强现实技术等新技术发展的智能玩具时代,其寓教于乐的内核一直在延续。如何在技术发展的新阶段下,设计出符合用户需求和市场需要的智能玩具产品,也是玩具发展过程中关注的重点。本文将学龄期儿童与智能玩具设计相结合,进一步从促进学龄期儿童全面发展的角度引入多元智能理念加以科学化的指导。首先,对多元智能及学龄期儿童概念、特征等问题展开阐述
随着中国家用车保有量的增加以及家庭出行的常态化,汽车在中国家庭生活中的参与度越来越高。家庭出行作为一项可以提高家庭凝聚力与亲和力的行为越来越受到国内家庭的关注,而汽车作为家庭出行过程中的主要交通工具,在外饰造型、用户审美体验等方面也面临着全新的挑战。电动汽车相较于燃油汽车在动力系统等内部结构上有着巨大的改变,这种改变进而为外饰设计提供了全新的比例与设计形式。因此,如何有效满足中国家庭成员的审美需求
自2009年首次作为太阳能电池吸光层被报道以后,铅卤钙钛矿材料作为新兴半导体在光、电两大领域大放异彩。光吸收系数大、高缺陷容忍、直接带隙以及载流子迁移率高等优点使其从半导体材料中脱颖而出。虽然目前关于高性能钙钛矿器件的报道层出不穷,但是在其商业化道路上仍然面临着两大关键性问题。其一是铅元素对人体和环境的毒性;其二是钙钛矿器件的环境鲁棒性。为了推动钙钛矿材料的产业化进程,研究者们开发了多种钙钛矿基复
当前,我国环境形势严峻,生态破坏、环境污染时有发生。为了保护环境,我国不断完善环境立法,并引入了环境公益诉讼和惩罚性赔偿制度。2021年12月27日最高人民法院审判委员会通过《最高人民法院关于审理生态环境侵权纠纷案件适用惩罚性赔偿的解释》第12条规定,国家规定的机关或者组织提起环境公益诉讼要求惩罚性赔偿的,法院可以参照私益诉讼处理,惩罚性赔偿金应当以生态环境受到损害至修复完成期间服务功能丧失导致的
人类社会目前正面临着气候变化这一严峻挑战。2020年3月4日,欧盟委员会通过了《欧洲气候法》的立法提案,设定了欧盟到2050年实现气候中和的目标。该条例于2021年7月29日正式生效。作为《欧洲绿色协议》的一部分,《欧洲气候法》打破了欧盟以往分散式的立法模式,从而形成了分散立法与专门立法并存的局面。《欧洲气候法》的颁布是欧盟应对气候变化行动的崭新成果,也是全球气候治理发展的大趋势。自2020年9月
氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)是锌-空气电池空气电极上的关键反应。目前,商用催化剂使用的是Pt基和Ru基贵金属材料,但仍然存在成本高、稳定性差和催化性能单一等问题,开发可替代性的高性能非贵金属催化剂迫在眉睫。过渡金属氧化物因其低廉的价格和良好的氧化还原能力,有望成为OER/ORR电催化剂的替代品。然而,该类型催化剂同样存在催化活性有限以及电导率差等缺陷,如何提高优化其电催化性能成为研究