项目名称: 超薄石墨烯基多孔分离膜的构筑及其分离性能研究

项目编号: No.21271154

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 彭新生

作者单位: 浙江大学

项目金额: 78万元

中文摘要: 压力驱动分离膜技术是目前石油化工,环境保护,海水淡化,污水处理和能源等工业过程中的关键技术。分离理论显示膜越薄,分离效率越高。但是降低膜厚会损失膜的机械性能和选择性。制备超薄高效分离膜还是一个挑战。基于石墨烯基材料优异的机械性能和原子级厚的宏观二维结构,本项目将继续利用我们以前通过纳米线构筑超薄蛋白质及类金刚石分离膜的方法来构筑石墨烯基超薄多孔分离膜。通过对石墨烯基分离膜厚度的控制、通道结构的调控、孔径调节、功能化设计、获得具有高选择性、高通量的石墨烯基超薄多孔分离膜。系统研究不同条件下制备的石墨烯基膜对不同分子、离子、纳米颗粒的分离特性,总结出可用于液体分离方面的多孔石墨烯基纳米分离膜的制备参数和工艺。揭示其分离机理,设计出超薄高效的石墨烯基分离膜实验原型系统。该研究具有一定的原创性,拓展了石墨烯基材料的应用范围,在分离膜领域具有重要的应用前景和科学意义。

中文关键词: 二维层状材料;多孔薄膜;分子分离;传输机理;柔性电极

英文摘要: Pressure-driven separation membranes are the key technologies which are widely used in petrochemical, environment remediation, desalination, waste-water treatment, and energy et.al. industrial processes. The separation theory shows that the thinner the membrane, the higher the separation efficient is. However, when the thickness is reduced, the mechanical property and the selectivity of the membrane will be lost. It is still a challenge to prepare high efficient ultrathin separation membranes. In this project, based on the unique strong mechanical strength and chemical properties of graphene-based materials with atomic thick, large scale two-dimensional structures, we will use them (produced by both chemical vapor deposition and solution chemical exfoliation) to construct unique ultrathin porous graphene-based membranes for separation.The preparation method is similar to that we used before for ultrathin protein membranes and diamond-like carbon membranes by nanofibers, respectively. In order to achieve high separation performance graphene-based membranes, the layer number of graphene (or the thickness of the membranes), the channel structures, pore diameter, functional groups designation will be tuned in detail. The separation performances for different molecules, ions as well as nanoparticle will be investigat

英文关键词: two-dimensional layered materials;porous membrane;molecular separation;mass transportation mechanism;flexibel electrodes

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