氧化石墨烯膜的制备、改性及应用研究进展

石墨烯的衍生物——氧化石墨烯(GO)因可实现逐层堆叠,在片层之间形成一定间距的纳米通道,通过粒子的尺寸大小不同,进行尺寸筛分,故可应用于物质的选择性分离,在膜材料领域引起了研究者们的广泛关注。基于氧化石墨烯独特的二维结构,为探索氧化石墨烯在膜分离领域的应用,对氧化石墨烯分离膜的制备技术及改性进行简要地概述。在氧化石墨烯分离膜的制备方法中,关于制备技术的研究报道多种多样。梳理了几种常见的制备方法,如旋涂法、真空抽滤法、浸涂法、喷涂法、层层自组装等,同时结合前人在相应制备方法上的研究成果,进行了对比分析。氧化石墨烯类材料主要通过掺杂或表面功能基因团嫁接进行改性,表面改性可提高GO膜对某些离子的选择性、水通量或者是增强膜的机械稳定性和抗污染性。氧化石墨烯在分离膜油水分离、污水净化、海水淡化、气体分离、重金属离子分离等领域均表现出优异的分离特性。最后,展望了氧化石墨烯分离膜在上述三个层面未来的发展和面临的挑战。

石墨烯的组织性能、改性处理及应用前景

石墨烯因其独特的二维薄片状结构,展现出优异的电学、力学性能,成为材料研究的新热点,带给人们丰富的想象空间。本文从原理、技术特点和组织形貌等方面对比了各种石墨烯的制备技术,总结石墨烯微观结构的表征手段和技术,概括其主要性能。针对当前石墨烯使用的瓶颈问题,阐述了石墨烯非共价键和共价键的改性方法。综述了石墨烯在电池、储能、涂层、医学、传感器、添加剂等方面的应用。最后对石墨烯未来可能的发展方向进行了大胆的预测。

基于油水分离的氧化石墨烯/二氧化硅复合膜的制备与性能研究

为了提升纯氧化石墨烯(GO)膜的油水分离性能,以GO粉末为原料,微米二氧化硅(SiO_(2))粉末为改性添加剂,乙二胺(EDA)为交联剂,纤维素微孔滤膜为基底膜,采用真空抽滤技术制备了GO/SiO_(2)复合薄膜用于油水分离,采用SEM、XRD和AFM分别分析了GO/SiO_(2)复合薄膜的微观形貌、物相组成和表面粗糙度,研究了改变添加剂的含量对GO/SiO_(2)复合薄膜亲水性能、渗透通量、油水乳液分离性能以及循环使用性能的影响.结果显示,SiO_(2)颗粒插入GO纳米片层之间,EDA联结相邻的GO纳米片,形成多孔纳米通道,复合薄膜GO/SiO_(2)的质量比为1∶2时,性能最佳,纯水渗透通量可达839 L/(m^(2)·h),平均接触角55.42°,不同种类的油水乳液截留率超过99.2%.循环实验表明,在6次循环后仍能保持99.6%的高截留率.