二维MXene膜的快速大面积制备及其在离子筛分方面的应用

发布时间：2023-02-26 07:25

　　在传统的工业生产中,对混合物进行分离主要依靠精馏,吸附,蒸发等方式,由于涉及到温度或压力变化等操作,需要消耗大量的能量,寻找更节能的手段去代替这些传统分离操作具有经济价值和社会意义。膜分离技术因其节能,操作简单,装置规模轻便等优点,受到了广泛关注。但目前的传统分离膜受材料限制,在渗透性和选择性等方面受分离上限限制。以新型二维纳米材料制备而成的二维膜,由于具有更高的通量,更好的选择性以及更优的抗污耐酸碱能力,充满着发展潜力。现今二维膜的规模化制备还存在着挑战,常用的传统抽滤制备法存在以下问题:占地面积大、耗时长、长时间抽真空耗能高、膜结构有序度较差,在放大制备过程中容易遇到系列工程性难题。本论文针对以上问题,提出引入电泳沉积的方法来快速规模化制备二维分离膜,并实现了二维MXene膜的快速大面积制备,通过该方法制得的二维膜具有更好的结构有序性,同时在离子筛分过程性能优异。具体研究内容如下:首先,我们通过电泳沉积技术实现了二维MXene(Ti₃C₂T_x)膜的快速制备。利用温和的氟化锂辅助盐酸刻蚀法制备带负电的MXene纳米片,...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 膜分离技术
    1.3 新型二维材料
        1.3.1 概述
        1.3.2 石墨烯及氧化石墨烯
        1.3.3类石墨相氮化碳g-C₃N4

        1.3.4 层状双金属氢氧化物(LDH)
        1.3.5 过渡金属二硫化物(TMD)
        1.3.6 二维过渡金属碳氮化物(MXene)
        1.3.7 二维金属-有机框架(2D MOFs)
        1.3.8 二维共价有机框架(2D COFs)
    1.4 新型二维膜
        1.4.1 基于多孔纳米片的二维膜
        1.4.2 基于无孔纳米片的二维膜
        1.4.3 二维膜的制备方法
    1.5 选题意义及研究内容
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 研究内容
第二章 实验方法
    2.1 引言
    2.2 实验材料及仪器设备
    2.3 材料的结构与组成表征
        2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.2 X射线衍射仪(XRD)
        2.3.3 傅里叶红外光谱(FTIR)
        2.3.4 原子力显微镜(AFM)
        2.3.5 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.6 纳米颗粒Zeta电位分析
    2.4 性能表征
        2.4.1 测定离子渗透速率的渗透测试
        2.4.2 水通量测试
第三章 基于电泳沉积法在多孔导电基底上快速制备MXene膜及其用于离子筛分的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 MXene纳米片均匀分散液的制备
        3.2.2 快速制备Ti₃C₂T_x MXene二维膜
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 MXene纳米片的表征
        3.3.2 MXene膜的结构表征
        3.3.3 EPD-MXene膜的离子截留性能
        3.3.4 EPD智能优选的探索
    3.4 本章小结
第四章 大面积Ti₃C₂T_x MXene膜的快速制备及其离子截留中的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 混合Ti₃C₂T_x溶液的性质分析
        4.3.2 大面积MXene膜的结构表征
        4.3.3 大面积MXene膜的离子拦截测试性能
    4.4 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3750093

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