基于石墨烯的二维纳米通道传输行为研究
发布时间：2021-05-23 02:18
石墨烯自从2004年被发现以来便引起了研究者们巨大的兴趣,并带动了对其它一系列包括六方氮化硼和过渡金属二硫化物等在内二维材料的深入研究。近年来,由于人们对从海水中获取淡水资源的需求不断增加,极大地促进了薄膜类材料的快速发展。氧化石墨烯作为石墨烯的一种衍生物,更是由于其制备方便、易于分散和成本低廉等优点引起研究者普遍关注。氧化石墨烯薄膜可以通过简单的真空抽滤法制备得到,其渗透和分离效果优于目前商业化的聚合物薄膜,并表现出更高的化学稳定性。但微米级别氧化石墨烯薄膜在有机溶剂过滤方面的性能却受到限制,其机理也不尽明确。另一方面,将传统材料二维通道用于流体输运性质的研究,仍然受限于现有加工技术及材料自身的表面粗糙度,而不能实现在原子级别精度条件的测试,从而使得流体在该尺度下的输运性质及其机理留白。本文对通过不同方式构建的石墨烯基二维纳米通道中的流体输运性质进行研究,并用实验的方法阐明了流体或离子在通道中的传输机理。（1）采用改进的Hummers方法,结合有效的多级超声和离心分离手段,制备得到了片层尺寸大（20μm）且分布较窄的氧化石墨烯溶液,并采用真空抽滤法得到具有良好片...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 二维材料前沿
1.1.1 石墨烯
1.1.2 其它二维材料
1.1.3 二维材料异质结构
1.2 氧化石墨烯薄膜
1.2.1 氧化石墨烯薄膜的制备
1.2.2 氧化石墨烯薄膜的过滤功能
1.3 毛细凝聚现象
1.3.1 理论基础
1.3.2 开尔文方程的适用性
1.3.3 研究现状
1.4 本论文选题依据
1.4.1 本论文选题目的和依据
1.4.2 本论文研究内容
第二章 超薄氧化石墨烯薄膜高通量分离性能的研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂和仪器
2.2.2 实验过程
2.2.3 表征与测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 氧化石墨烯片层尺寸控制
2.3.2 氧化石墨烯薄膜的表征分析
2.3.3 HLGO薄膜的超快溶剂渗透性能
2.3.4 HLGO薄膜对分子分离的精确调控
2.3.5 CGO薄膜的渗透和分离性能研究
2.3.6 HLGO薄膜作为有机溶剂纳滤膜应用探索
2.4 本章小结
第三章 超薄氧化石墨烯薄膜中分子传输机理研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂与仪器
3.2.2 实验过程
3.2.3 表征与测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 HLGO薄膜中的传输机理研究
3.3.2 传输机理的验证
3.3.3 基于双通道传输机理的薄膜性能提升
3.4 本章小结
第四章 离子在埃级别通道中的传输性能及机理研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂和仪器
4.2.2 实验过程
4.2.3 表征与测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 石墨烯纳米通道的表征
4.3.2 离子传导性能的影响因素研究
4.3.3 埃级别通道中的离子传输
4.4 本章小结
第五章 二维纳米通道中的毛细凝聚现象
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验试剂与仪器
5.2.2 实验过程
5.2.3 表征与测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 实验原理及参数优化
5.3.2 石墨烯埃级别通道中的毛细凝聚现象
5.3.3 云母埃级别通道中的毛细凝聚现象
5.3.4 开尔文方程的适用性分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要研究结论
6.2 主要创新点
6.3 研究展望
附录：专业术语及缩写索引表
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ultrafast epitaxial growth of metre-sized single-crystal graphene on industrial Cu foil[J]. Xiaozhi Xu,Zhihong Zhang,Jichen Dong,Ding Yi,Jingjing Niu,Muhong Wu,Li Lin,Rongkang Yin,Mingqiang Li,Jingyuan Zhou,Shaoxin Wang,Junliang Sun,Xiaojie Duan,Peng Gao,Ying Jiang,Xiaosong Wu,Hailin Peng,Rodney S. Ruoff,Zhongfan Liu,Dapeng Yu,Enge Wang,Feng Ding,Kaihui Liu. Science Bulletin. 2017(15)
本文编号：3202091
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 二维材料前沿
1.1.1 石墨烯
1.1.2 其它二维材料
1.1.3 二维材料异质结构
1.2 氧化石墨烯薄膜
1.2.1 氧化石墨烯薄膜的制备
1.2.2 氧化石墨烯薄膜的过滤功能
1.3 毛细凝聚现象
1.3.1 理论基础
1.3.2 开尔文方程的适用性
1.3.3 研究现状
1.4 本论文选题依据
1.4.1 本论文选题目的和依据
1.4.2 本论文研究内容
第二章 超薄氧化石墨烯薄膜高通量分离性能的研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂和仪器
2.2.2 实验过程
2.2.3 表征与测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 氧化石墨烯片层尺寸控制
2.3.2 氧化石墨烯薄膜的表征分析
2.3.3 HLGO薄膜的超快溶剂渗透性能
2.3.4 HLGO薄膜对分子分离的精确调控
2.3.5 CGO薄膜的渗透和分离性能研究
2.3.6 HLGO薄膜作为有机溶剂纳滤膜应用探索
2.4 本章小结
第三章 超薄氧化石墨烯薄膜中分子传输机理研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂与仪器
3.2.2 实验过程
3.2.3 表征与测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 HLGO薄膜中的传输机理研究
3.3.2 传输机理的验证
3.3.3 基于双通道传输机理的薄膜性能提升
3.4 本章小结
第四章 离子在埃级别通道中的传输性能及机理研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂和仪器
4.2.2 实验过程
4.2.3 表征与测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 石墨烯纳米通道的表征
4.3.2 离子传导性能的影响因素研究
4.3.3 埃级别通道中的离子传输
4.4 本章小结
第五章 二维纳米通道中的毛细凝聚现象
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验试剂与仪器
5.2.2 实验过程
5.2.3 表征与测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 实验原理及参数优化
5.3.2 石墨烯埃级别通道中的毛细凝聚现象
5.3.3 云母埃级别通道中的毛细凝聚现象
5.3.4 开尔文方程的适用性分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要研究结论
6.2 主要创新点
6.3 研究展望
附录：专业术语及缩写索引表
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ultrafast epitaxial growth of metre-sized single-crystal graphene on industrial Cu foil[J]. Xiaozhi Xu,Zhihong Zhang,Jichen Dong,Ding Yi,Jingjing Niu,Muhong Wu,Li Lin,Rongkang Yin,Mingqiang Li,Jingyuan Zhou,Shaoxin Wang,Junliang Sun,Xiaojie Duan,Peng Gao,Ying Jiang,Xiaosong Wu,Hailin Peng,Rodney S. Ruoff,Zhongfan Liu,Dapeng Yu,Enge Wang,Feng Ding,Kaihui Liu. Science Bulletin. 2017(15)
本文编号：3202091
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