不同尺寸单层氧化石墨烯用于膜蒸馏分离H_(2)O/HDO

核电站运行产生的放射性氚化水(HTO)的处理涉及到H_(2)O/HTO分离难题。实验室研究常把无放射性H_(2)O/HDO(氘化水)分离作为研究模型来代替H_(2)O/HTO分离。近年来,基于多层氧化石墨烯(graphene oxide,GO)膜的膜蒸馏分离工艺显示出较好的H_(2)O/HDO分离效果,但进一步提高分离性能仍需开发新型膜材料或结构。本工作采用不同横向尺寸单层GO制备聚四氟乙烯(PTFE)支撑的氧化石墨烯复合膜用于研究膜蒸馏分离H_(2)O/HDO:(1)选用两种不同横向尺寸的单层GO研究GO横向尺寸对膜的H_(2)O/HDO分离性能影响,基于横向尺寸较小GO膜的渗透通量和分离因子分别可达0.944 L/(m^(2)·h)和1.043,整体分离性能比基于横向尺寸较大GO膜高;(2)为结合不同横向尺寸单层GO的结构特点,把不同横向尺寸单层GO混合制备复合膜,当两种石墨烯质量比例为1∶1时,所得GO复合膜的渗透通量可达0.806 L/(m^(2)·h),比基于横向尺寸较大GO复合膜的渗透通量高,而两者分离因子相近;(3)对横向尺寸较大GO进行刻蚀处理,可提高膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能。结果表明:单层氧化石墨烯的横向尺寸可影响膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能;基于横向尺寸较小单层氧化石墨烯或混合不同横向尺寸单层氧化石墨烯制备的膜具有较好的膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能;并且刻蚀处理横向尺寸较大GO也可提高膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能。因此,本工作可指导后续发展新型膜材料或膜结构以实现H_(2)O/HDO分离效果更好的膜蒸馏工艺,为含HTO的放射性废水处理问题提供解决方案。

两步法制备TiO_2/(PTFE+石墨)微弧氧化复合膜层及其摩擦磨损行为

目的提高钛合金钻杆的耐磨性能。方法先对钛合金钻杆表面进行微弧氧化处理,然后再对微弧氧化层进行(PTFE+石墨)复合处理,得到(PTFE+石墨)复合膜层。利用扫描电镜(SEM)观察Ti O_2/(PTFE+石墨)复合膜层的表面形貌,通过能谱(EDS)分析膜层元素的含量,用X射线衍射(XRD)分析复合膜层的相组成,用多功能摩擦磨损试验机测试膜层的摩擦磨损性能,并利用三维显微镜(白光干涉仪)观察微弧氧化层磨损后磨痕的三维形貌。结果PTFE和石墨进入钛合金微弧氧化层的微孔中,并在表面形成薄薄的一层PTFE+石墨复合涂层。膜层中主要含有Ti、O、Si、Al、P、V、C、F等元素,其中碳和氟质量分数分别达到9.96%和25.53%。XRD分析结果表明,Ti O_2/(PTFE+石墨)复合膜层中除了锐钛矿型Ti O_2和金红石型Ti O_2外,还含有PTFE和石墨。Ti O_2/(PTFE+石墨)复合膜层的摩擦系数为0.19,磨痕宽度和深度分别为210μm和1.5μm,相对耐磨性达到18.73。复合膜层的磨痕没有明显的铧犁沟,磨痕比较平整。与TC4钛合金基体相比,Ti O_2/(PTFE+石墨)复合膜层的耐磨性得到了明显提高。Ti O_2/(PTFE+石墨)复合膜层的磨损以磨粒磨损为主,伴有粘着磨损。结论采用两步法对钛合金进行Ti O_2/(PTFE+石墨)复合处理后,可有效提高钛合金的耐磨性能。

TC4钛合金表面TiO_2-PTFE复合膜层的制备

采用特殊的化学及物理处理方法,在钛合金表面制备TiO2-PTFE复合膜层,该润滑膜由硬质阳极氧化膜与低摩擦系数的聚四氟乙烯(PTFE)结合而成,具有较好的自润滑特性。研究了TiO2-PTFE复合膜层的组织形貌、物相组成以及元素组分,讨论了阳极氧化处理工艺和涂覆时间对PTFE涂覆量的影响。结果表明,TC4钛合金阳极氧化后形成了由锐钛相和金红石相双相晶型组成的纳米级TiO2多孔膜,涂覆PTFE后,表面及膜孔处被PTFE聚合体所覆盖。TC4钛合金样品经过不同电压和不同氧化时间处理后,PTFE涂覆量趋于稳定。随着涂覆时间的延长,PTFE涂覆量逐渐增加,在最初5～20min内,涂覆量增加较快,超过20min后涂覆量增加缓慢。

磁溅射法制备TiO_2/PTFE复合膜及其性能研究

目的研究磁控溅射法在聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜上负载TiO_2,制备TiO_2/PTFE复合膜。方法利用接触角、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、拉伸强度等对复合膜亲水性、元素、形貌和机械强度进行测试,通过控制变量法研究了溅射时间、溅射功率对膜性能的影响及对复合膜对甲基橙的降解性能。结果在溅射功率为40 W,溅射时间为90 s时,TiO_2/PTFE复合膜的亲水性和拉伸强度相对较好,甲基橙的去除率达97%,降解效果好。结论通过实验可以优化出磁控溅射的工艺参数,制备出物理性能优异,并具有较高的光催化活性的负载型纳米催化剂。

PTFE/TiO_2复合膜光催化降解水中罗丹明B研究

以P25 TiO_2为催化剂、聚四氟乙烯乳液(PTFE)为粘结剂,采用辊压法制备了PTFE/TiO_2复合膜催化剂,并对其进行了SEM和XRD表征。结果表明:TiO_2与PTFE乳液的质量比为4:1时其表面最为平整且分布着均匀的空隙。此外,PTFE的引入并没有改变TiO_2的晶相结构与衍射峰强度。另外,随着光照时间的延长,PTFE/TiO_2复合膜催化表面·OH自由基产生量呈线性增加,且Rh B分子在553 nm处特征吸收峰强度逐渐降低。经过150 min光照后,Rh B的光催化降解率达到87%。连续重复使用14次之后,PTFE/TiO_2复合催化膜的光催化效率仅下降2%左右,这表明其可能在废水深度处理领域得到实用化应用。

钛表面含银HA／TiO2复合微弧氧化膜的初步制备

本文利用微弧氧化技术，在钛基体表面制备了含银的HA／TiO2膜层，所用电解液由磷酸二氢钠（NaH2PO4·2H2O）、醋酸钙（CH3COO）2Ca·H2O）和氧化银（Ag2O）组成。分别利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）及X射线衍射仪（XRD）对膜层的表面及断面形貌、膜层元素组成及膜层相结构进行了分析。结果显示，所制备的微弧氧化膜主要由Ca、P、Ag、O和Ti几种元素组成，其相组成主要为金红石和锐钛矿型的二氧化钛，并含有羟基磷灰石。膜层中Ag元素的加入，使所得膜层除了可具有羟基磷灰石的生物活性外，还有望具有良好的杀菌作用。

TiO_2-石墨烯-Nafion复合膜修饰玻碳电极同时测定多巴胺和尿酸

利用在玻碳电极上修饰了TiO2-石墨烯-Nafion复合膜制得的修饰电极进行多巴胺(DA)和尿酸(UA)的同时测定。用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)研究了该修饰电极的电化学行为。在pH为7.0的磷酸盐缓冲液(PBS)中,修饰电极对于DA和UA的电化学氧化具有良好的电催化性能。DA和UA的氧化峰电流分别在2～120和60～300μmol/L浓度范围内呈良好的线性关系,检出限分别为0.066和0.102μmol/L。实验结果表明,TiO2-石墨烯-Nafion复合膜修饰电极显著提高了检测的灵敏度,并表现出良好的选择性和重现性。

自润滑纤维织物复合材料摩擦学性能研究

目的研究MoS_2和石墨填充对自润滑纤维织物复合材料摩擦学性能的影响。方法采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损实验机,研究了石墨和MoS_2填充PTFE/棉纤纤维织物在不同载荷条件下的摩擦磨损性能,并采用扫描电镜观察了纤维织物复合材料的磨损表面和微观结构。结果在较低载荷下,填充5%MoS_2可以更有效地降低PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率;在较高载荷下,填充10%石墨可以更有效地降低PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率。载荷为219.52 N时,5%MoS_2填充PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率由未填充的1.28×10^(-14) m^3/(N·m)降低到0.61×10^(-14) m^3/(N·m),降低了50%;10%石墨填充PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率由1.28×10^(-14) m^3/(N·m)降低到0.91×10^(-14) m^3/(N·m),降低了28%。结论石墨和MoS_2填充在摩擦过程中减轻了磨粒的嵌入和切削作用,阻碍了复合材料的磨损,提高了PTFE/棉纤纤维织物复合材料的耐磨性能。

阳极电压对医用钛材微弧氧化的影响

采用恒压模式微弧氧化对医用钛材表面改性,制备出含钙磷的TiO2复合膜层,借助于SEM、XRD和EDS研究了阳极电压对膜层的形貌、相组成和钙磷含量的影响,探讨了膜层表面和孔内钙磷的分布规律。研究结果表明,低压处理获得小孔径和锐钛矿型TiO2为主的膜层,钙磷含量和钙磷比较低,并且微孔内的钙磷含量少于膜层表面。随着阳极电压的提高,膜层的孔径增大,金红石型TiO2增多,钙磷含量和钙磷比增大。高压处理时微孔内的钙磷含量与膜层表面相当。提高微弧氧化恒压电压,可以促进Ti氧化反应。经过微弧氧化后的Ti表面多孔形貌、晶型和钙磷含量将对后续的水热处理羟基磷灰石的生成有重要影响。