Ti 3 C 2 T x 纳米片尺寸对膜扩散通道结构的研究

发布时间：2023-07-25 01:59

　　当前含油废水,抗生素污水,还有CO₂分离等环境和能源问题引起广泛的关注,设计高效的分离膜有望解决上述困局,且扩展膜材料的应用范围。二维材料膜的出现和发展在高性能膜的材料选择和膜孔设计方面提供新的思路和研究方向,使人们能同时制备出高通量和高截留的膜成为可能。二维膜主要由纳米片堆叠形成的层间通道进行尺寸筛分和选择性传质。纳米片的表面性质和几何尺寸将会直接决定扩散通道的路径和传质阻力。本文通过Ti₃C₂T_x纳米片为研究对象,利用纳米片表面均一的官能团分布和片层尺寸的调节来达到扩展二维膜分离的应用范围,同时研究片层尺寸对构造规整层间通道,达到完美层间筛分的目的。并建立片层尺寸和分离性能之间的模型关系,进一步理解二维膜的传质机理。本文具体研究主要分以下四部分:(1)以HCl和LiF为混合刻蚀剂来选择性刻蚀Ti₃Al C₂ MAX相,得到横向尺寸约为1 nm的Ti₃C₂T_x纳米片。然后采用真空抽滤的方法...

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 膜分离
    1.3 二维材料在膜中的应用
    1.4 片层材料膜
    1.5 片层材料膜研究现状
        1.5.1 石墨烯基材料
        1.5.2 过渡金属硫化物
        1.5.3 金属有机框架
        1.5.4 共价有机框架
        1.5.5 六方氮化硼
        1.5.6 片层双金属氢氧化物
        1.5.7 沸石分子筛
        1.5.8 其他二维材料
    1.6 过渡金属碳/氮化合物
        1.6.1 过渡金属碳/氮化合物制备方法
        1.6.2 碳化钛纳米片膜研究进展
    1.7 本论文选题依据和研究方法
第二章 实验方法和研究手段
    2.1 材料和试剂
    2.2 表征仪器和方法
    2.3 材料结构和性能表征
        2.3.1 场发射扫描电子显微镜
        2.3.2 扫描探针显微镜
        2.3.3 场发射投射电子显微镜
        2.3.4 X射线衍射仪
        2.3.5 傅里叶变换红外光谱仪
        2.3.6 多功能光电子能谱仪
        2.3.7 纳米粒度电位仪
        2.3.8 显微拉曼光谱仪
        2.3.9 紫外可见近红外光谱仪
        2.3.10 小角X射线散射仪
        2.3.11 气相色谱仪
        2.3.12 接触角测试仪
        2.3.13 总有机碳分析仪
        2.3.14 拉伸压缩材料试验机
        2.3.15 高效液相色谱仪
        2.3.16 N₂吸脱附仪
        2.3.17 热重和热焓分析
    2.4 膜性能测试和表征
        2.4.1 油水分离性能测试
        2.4.2 抗生素分离实验
        2.4.3 气体分离实验
第三章 超薄Ti₃C₂T_x膜分离油水乳化物
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 Ti₃C₂T_x纳米片溶液制备
        3.2.2 Ti₃C₂T_x纳米片层膜制备
        3.2.3 油水污染物制备
        3.2.4 油水系统分离实验
        3.2.5 分子动力学模拟
    3.3 结果和讨论
    3.4 本章小结
第四章 高长径比构筑的规整Ti₃C₂T_x片层膜分离抗生素污水
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 材料和试剂
        4.2.2 抗生素分离实验
        4.2.3 膜静态吸附实验
    4.3 结果与讨论
    4.4 本章小结
第五章 超大纳米片构筑Ti₃C₂T_x膜用在气体分离
    5.1 引言
    5.2 实验部分
    5.3 结果与讨论
    5.4 本章小结
第六章 片层大小对膜分离性能研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
    6.3 结果与讨论
    6.4 本章小结
结论与展望
    一、结论
    二、展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3836947