分子柱撑还原氧化石墨烯膜及其渗透性能
发布时间：2021-07-21 13:42
膜分离技术是新一代的分离技术,具有经济、清洁和设备体量小等优势。膜是膜分离技术的核心,但目前分离膜受到trade-off效应的限制,很难实现通量与选择性俱佳。因此有必要开发新型的膜材料以克服这一挑战。石墨烯基材料作为一种性能优异的新材料,具有超薄的厚度,优异的机械性能及稳定的化学性能,成为了膜分离领域的新的研究热点。氧化石墨烯（GO）作为石墨烯的一种重要的衍生物,具有易分散,易修饰和可大规模制备等优点,因此以GO为原料制备的层层自组装膜具有更好的应用前景。而对GO进行适当的修饰以改善层间通道的物理化学性能,可以获得渗透分离性能更佳的GO膜。本文用2-甲基咪唑对GO片层进行了柱撑,然后分别通过蒸发分散剂法和压力辅助层层自组装法制备了咪唑柱撑的rGO（rGO-MeIm）膜。通过多种手段对膜的微观结构进行了表征。分别测试了膜的气体和离子渗透性能后得到以下结果:1、采用蒸发分散剂法可以得到结构完整的rGO-MeIm膜,所得到的膜经过热处理后有部分片层得到了有效的柱撑。rGO-MeIm膜的气体通量随着MeIm的质量分数的增大而增大,H2/CO2和H
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 气体与离子膜分离技术
1.1.1 膜分离技术
1.1.2 气体分离膜
1.1.3 离子分离膜
1.2 石墨烯基材料
1.2.1 石墨烯的性质
1.2.2 石墨烯的制备
1.2.3 石墨烯的应用
1.3 石墨烯基分离膜
1.3.1 石墨烯基分离膜的主要研究方向
1.3.2 石墨烯气体分离膜
1.3.3 石墨烯离子分离膜
1.4 本论文研究背景、内容及意义
2 实验部分
2.1 实验试剂及原料
2.2 氧化石墨的制备
2.3 GO,rGO及rGO-MeIm膜的制备
2.3.1 GO,rGO和rGO-MeIm分散液的制备
2.3.2 GO、rGO和rGO-MeIm的制备
2.4 GO,rGO及 rGO-MeIm膜的微观结构表征
2.4.1 原子力显微镜(AFM)
2.4.2 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)
2.4.3 场发射扫描电子显微镜(FESEM)
2.4.4 X射线粉末衍射(XRD)
2.4.5 元素分析测试
2.4.6 X射线光电子能谱测试(XPS)
2.4.7 拉曼光谱测试
2.4.8 热重分析(TG)
2.4.9 电感耦合等离子体(ICP)测试
2.5 GO,rGO及rGO-MeIm膜的渗透性能测试
2.5.1 气体渗透性能测试
2.5.2 离子渗透性能测试
3 自支撑rGO-MeIm膜的微观结构与气体渗透性能
3.1 膜的宏观形貌
3.2 膜的微观结构表征
3.3 膜的气体渗透性能
3.4 本章小结
4 压力辅助自组装rGO-MeIm膜的微观结构与气体渗透性能
4.1 以PVDF为支撑体的rGO-MeIm膜
4.1.1 膜的宏观形貌
4.1.2 膜的微观结构表征
4.1.3 膜的气体渗透性能
4.2 以PES为支撑体的rGO-MeIm膜
4.2.1 膜的宏观形貌
4.2.2 膜的微观结构表征
4.2.3 膜的气体渗透性能
4.2.4 不同自组装方法对膜的气体渗透性能的影响
4.3 本章小结
5 压力辅助自组装rGO-MeIm膜的离子渗透性能
5.1 离子渗透测试中的宏观现象
5.2 膜的离子渗透性能
5.2.1 GO膜和rGO膜的离子渗透性能
5.2.2 rGO-MeIm膜的离子渗透性能
5.3 rGO-MeIm膜的离子渗透机理讨论
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]离子筛吸附与陶瓷膜耦合用于盐湖卤水提锂[J]. 孟庆伟,张峰,陈璐,夏永生,居沈贵,邢卫红. 化工学报. 2017(05)
[2]聚丙烯腈基炭膜的制备及气体分离性能的研究[J]. 吴永红,张兵,张满闯,周佳玲,王同华. 化学工程. 2015(10)
[3]纳米TiO2掺杂炭膜的制备及其CO2分离性能[J]. 王婵,黄彦. 新型炭材料. 2014(03)
[4]TBP, MIBK/FeCl3与Li形成萃合物组成的研究（英文）[J]. 周智勇,秦炜,费维扬,李以圭. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2012(01)
[5]CO2气体分离技术研究进展[J]. 冯国琳. 氮肥技术. 2011(05)
[6]无机膜与有机膜分离技术应用特性比较研究[J]. 田岳林. 过滤与分离. 2011(01)
[7]流动体系石墨基体NiHCF膜电极电控铯离子分离[J]. 毛祖秋,郝晓刚,李一兵,张忠林,刘世斌,温亚龙. 高校化学工程学报. 2010(05)
[8]气体分离炭膜的结构设计、制备及功能化[J]. 李琳,王同华,曹义鸣,邱介山. 无机材料学报. 2010(05)
硕士论文
[1]界面聚合法制备复合炭膜及其气体分离性能研究[D]. 张萍萍.大连理工大学 2012
本文编号：3295131
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 气体与离子膜分离技术
1.1.1 膜分离技术
1.1.2 气体分离膜
1.1.3 离子分离膜
1.2 石墨烯基材料
1.2.1 石墨烯的性质
1.2.2 石墨烯的制备
1.2.3 石墨烯的应用
1.3 石墨烯基分离膜
1.3.1 石墨烯基分离膜的主要研究方向
1.3.2 石墨烯气体分离膜
1.3.3 石墨烯离子分离膜
1.4 本论文研究背景、内容及意义
2 实验部分
2.1 实验试剂及原料
2.2 氧化石墨的制备
2.3 GO,rGO及rGO-MeIm膜的制备
2.3.1 GO,rGO和rGO-MeIm分散液的制备
2.3.2 GO、rGO和rGO-MeIm的制备
2.4 GO,rGO及 rGO-MeIm膜的微观结构表征
2.4.1 原子力显微镜(AFM)
2.4.2 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)
2.4.3 场发射扫描电子显微镜(FESEM)
2.4.4 X射线粉末衍射(XRD)
2.4.5 元素分析测试
2.4.6 X射线光电子能谱测试(XPS)
2.4.7 拉曼光谱测试
2.4.8 热重分析(TG)
2.4.9 电感耦合等离子体(ICP)测试
2.5 GO,rGO及rGO-MeIm膜的渗透性能测试
2.5.1 气体渗透性能测试
2.5.2 离子渗透性能测试
3 自支撑rGO-MeIm膜的微观结构与气体渗透性能
3.1 膜的宏观形貌
3.2 膜的微观结构表征
3.3 膜的气体渗透性能
3.4 本章小结
4 压力辅助自组装rGO-MeIm膜的微观结构与气体渗透性能
4.1 以PVDF为支撑体的rGO-MeIm膜
4.1.1 膜的宏观形貌
4.1.2 膜的微观结构表征
4.1.3 膜的气体渗透性能
4.2 以PES为支撑体的rGO-MeIm膜
4.2.1 膜的宏观形貌
4.2.2 膜的微观结构表征
4.2.3 膜的气体渗透性能
4.2.4 不同自组装方法对膜的气体渗透性能的影响
4.3 本章小结
5 压力辅助自组装rGO-MeIm膜的离子渗透性能
5.1 离子渗透测试中的宏观现象
5.2 膜的离子渗透性能
5.2.1 GO膜和rGO膜的离子渗透性能
5.2.2 rGO-MeIm膜的离子渗透性能
5.3 rGO-MeIm膜的离子渗透机理讨论
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]离子筛吸附与陶瓷膜耦合用于盐湖卤水提锂[J]. 孟庆伟,张峰,陈璐,夏永生,居沈贵,邢卫红. 化工学报. 2017(05)
[2]聚丙烯腈基炭膜的制备及气体分离性能的研究[J]. 吴永红,张兵,张满闯,周佳玲,王同华. 化学工程. 2015(10)
[3]纳米TiO2掺杂炭膜的制备及其CO2分离性能[J]. 王婵,黄彦. 新型炭材料. 2014(03)
[4]TBP, MIBK/FeCl3与Li形成萃合物组成的研究（英文）[J]. 周智勇,秦炜,费维扬,李以圭. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2012(01)
[5]CO2气体分离技术研究进展[J]. 冯国琳. 氮肥技术. 2011(05)
[6]无机膜与有机膜分离技术应用特性比较研究[J]. 田岳林. 过滤与分离. 2011(01)
[7]流动体系石墨基体NiHCF膜电极电控铯离子分离[J]. 毛祖秋,郝晓刚,李一兵,张忠林,刘世斌,温亚龙. 高校化学工程学报. 2010(05)
[8]气体分离炭膜的结构设计、制备及功能化[J]. 李琳,王同华,曹义鸣,邱介山. 无机材料学报. 2010(05)
硕士论文
[1]界面聚合法制备复合炭膜及其气体分离性能研究[D]. 张萍萍.大连理工大学 2012
本文编号：3295131
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3295131.html
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