新型超浸润性石墨烯基气凝胶的制备及其功能集成水处理应用
发布时间：2021-12-15 23:07
清洁水资源是人类和其他动植物正常生存的重要前提。由于工农业等生产活动对水体产生的不断污染,自然界中纯净水资源占比不到1%。因此,高效低成本的水处理技术是解决水污染和水资源危机的重要途径。此外,水体中污染物成分通常较复杂,除了常见的油水混合物,表面活性剂稳定的油水乳液以及大量难降解的污染物（如氟化物等）的不断排放,进一步增加了水处理的难度。传统水处理材料（如大孔径金属网/棉材料等）具有分离功能单一、选择性和分离效率较低、无法分离稳定化油水乳液等局限。因此,考虑到水体污染的复杂性以及分离技术应用的高效性,构建并制备新型高效的功能集成分离材料具有重要的实际应用价值。基于上述问题,本课题首先通过一种简便策略构建了一种多功能的新型氧化石墨烯/聚乙烯醇（GO/PVA）Janus气凝胶,用于高效切换分离不同种类的油水乳液或混合物。Janus GO/PVA气凝胶（J-CGPA）通过以下简单两步法制备:（1）GO/PVA混合液直接冷冻组装,然后进行冷冻干燥和热退火处理,以获得一个稳健的RGO/PVA气凝胶;（2）对上述气凝胶进行单侧多巴胺（DA）亲水改性。研究结果表明,PVA辅助增强GO组装成气凝胶的同...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
JanusMOF粒子的制备示意图[34]
新型超浸润性石墨烯基气凝胶的制备及其功能集成水处理应用6表现为超疏水性(WCA=165°)，而采用氧等离子体处理的一侧表现为超亲水性(WCA=0°)。图1-1JanusMOF粒子的制备示意图[34]Fig.1-1SchematicofthepreparationofJanusMOFparticles[34]图1-2JanusGO海绵的制备示意图[36]Fig.1-2SchematicofthepreparationofJanusgrapheneoxidesponges[36]1.2.2.2非对称分区制备除了非对称表面改性方法，即仅对各向同性材料表面的一部分进行修饰外，人们还尝试合成具有两个或两个以上分区的材料。这些材料的表面性质和内部结构往往都是不对称的。根据合成技术的不同，可以得到不同部分的广泛组合，从而扩大了这些材料的应用。近年来，国内外已发展了多种非对称分区制造的方法用于合成多相JPs或JMs。微流控法是制备含有两到三相组分的JPs常用的方法，可以简要概括为两种不同的液体并排被迫从微流管中流出形成包含两个不同部分的Janus液滴,通过
青岛科技大学研究生学位论文7紫外线照射交联或热引发聚合合成JPs的方法。例如，Takizawa等人[37]采用微流体通道用于生产JPs。如下图所示，流体通道由在平板玻璃芯片上干法刻蚀制成的两个连续图案组成：Y形通道用于形成两相有机流以及平面鞘流几何结构，其中有机流进入共流的含水流，从而产生两相的液滴。Y型的共流系统由两个单体流和鞘状流形成一个颈部，以致于使有机流穿过共流的水状流，排出Janus液滴。另一种比较普遍的制备JPs的方法是直接批量合成法，特别是对于形貌比较复杂的JPs。具体来讲，具有两个不同部分的JPs可以通过选择性成核在本体溶液中合成Janus胶束或聚合物自组装成异质二聚体等小分子，然后进一步生长或聚合形成JPs。Chen等人[38]合成了Au-SiO2异质二聚体，SiO2在部分金纳米球上作为成核位点选择性生长。其工作原理如下：两个不相容的配体在丙醇水溶液中的竞争性配位导致了金纳米晶表面的不对称功能化，这是由于不同配体的分离造成的。由于亲水性配体抑制了SiO2成核，所以后续的SiO2生长只发生在疏水性配体包覆的金球表面，从而形成具有不对称结构的JPs。图1-3平面微流体几何结构中Janus液滴的形成示意图[37]Fig.1-3SchematicdiagramofJanusdropletsformationinaplanarmicrofluidicgeometry[37]图1-4JanusCNTs@PANEN膜的制备流程图[39]Fig.1-4FlowchartofJanusCNTs@PANENmembranepreparation[39]常用抽滤、静电纺丝等非对称分区制造的方法制备JMs，其中抽滤是最常用的方法，即在一个现成膜的表面通过真空抽滤等方法复合不同组分的另一层膜，
【参考文献】：
期刊论文
[1]Janus膜的制备及其应用研究进展[J]. 任宝娜,皮浩弘,谷英姝,王锐,张秀芹,吴晶. 材料工程. 2020(07)
[2]Janus复合材料调控界面[J]. 梁福鑫,杨振忠. 高分子学报. 2017(06)
硕士论文
[1]冰模板法制备长程有序多孔材料[D]. 杨苗.浙江大学 2017
本文编号：3537311
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
JanusMOF粒子的制备示意图[34]
新型超浸润性石墨烯基气凝胶的制备及其功能集成水处理应用6表现为超疏水性(WCA=165°)，而采用氧等离子体处理的一侧表现为超亲水性(WCA=0°)。图1-1JanusMOF粒子的制备示意图[34]Fig.1-1SchematicofthepreparationofJanusMOFparticles[34]图1-2JanusGO海绵的制备示意图[36]Fig.1-2SchematicofthepreparationofJanusgrapheneoxidesponges[36]1.2.2.2非对称分区制备除了非对称表面改性方法，即仅对各向同性材料表面的一部分进行修饰外，人们还尝试合成具有两个或两个以上分区的材料。这些材料的表面性质和内部结构往往都是不对称的。根据合成技术的不同，可以得到不同部分的广泛组合，从而扩大了这些材料的应用。近年来，国内外已发展了多种非对称分区制造的方法用于合成多相JPs或JMs。微流控法是制备含有两到三相组分的JPs常用的方法，可以简要概括为两种不同的液体并排被迫从微流管中流出形成包含两个不同部分的Janus液滴,通过
青岛科技大学研究生学位论文7紫外线照射交联或热引发聚合合成JPs的方法。例如，Takizawa等人[37]采用微流体通道用于生产JPs。如下图所示，流体通道由在平板玻璃芯片上干法刻蚀制成的两个连续图案组成：Y形通道用于形成两相有机流以及平面鞘流几何结构，其中有机流进入共流的含水流，从而产生两相的液滴。Y型的共流系统由两个单体流和鞘状流形成一个颈部，以致于使有机流穿过共流的水状流，排出Janus液滴。另一种比较普遍的制备JPs的方法是直接批量合成法，特别是对于形貌比较复杂的JPs。具体来讲，具有两个不同部分的JPs可以通过选择性成核在本体溶液中合成Janus胶束或聚合物自组装成异质二聚体等小分子，然后进一步生长或聚合形成JPs。Chen等人[38]合成了Au-SiO2异质二聚体，SiO2在部分金纳米球上作为成核位点选择性生长。其工作原理如下：两个不相容的配体在丙醇水溶液中的竞争性配位导致了金纳米晶表面的不对称功能化，这是由于不同配体的分离造成的。由于亲水性配体抑制了SiO2成核，所以后续的SiO2生长只发生在疏水性配体包覆的金球表面，从而形成具有不对称结构的JPs。图1-3平面微流体几何结构中Janus液滴的形成示意图[37]Fig.1-3SchematicdiagramofJanusdropletsformationinaplanarmicrofluidicgeometry[37]图1-4JanusCNTs@PANEN膜的制备流程图[39]Fig.1-4FlowchartofJanusCNTs@PANENmembranepreparation[39]常用抽滤、静电纺丝等非对称分区制造的方法制备JMs，其中抽滤是最常用的方法，即在一个现成膜的表面通过真空抽滤等方法复合不同组分的另一层膜，
【参考文献】：
期刊论文
[1]Janus膜的制备及其应用研究进展[J]. 任宝娜,皮浩弘,谷英姝,王锐,张秀芹,吴晶. 材料工程. 2020(07)
[2]Janus复合材料调控界面[J]. 梁福鑫,杨振忠. 高分子学报. 2017(06)
硕士论文
[1]冰模板法制备长程有序多孔材料[D]. 杨苗.浙江大学 2017
本文编号：3537311
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