【摘 要】
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石墨烯及其衍生物由于其独特的孔隙结构和离子分子筛分能力,在海水淡化和废水处理中显现出潜在的应用价值。氧化石墨烯（GO）作为石墨烯最重要的衍生物之一,保持了石墨烯独特的二维结构。GO可以大规模制备而且具有优异的化学稳定性,它的表面和边缘存在大量的含氧官能团,该结构赋予其易于成膜、比表面积大、亲水性好等特点,近年来与其相关的复合材料在膜分离领域中引起了研究者的关注,被广泛应用于染料废水的处理。为制备具
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石墨烯及其衍生物由于其独特的孔隙结构和离子分子筛分能力,在海水淡化和废水处理中显现出潜在的应用价值。氧化石墨烯（GO）作为石墨烯最重要的衍生物之一,保持了石墨烯独特的二维结构。GO可以大规模制备而且具有优异的化学稳定性,它的表面和边缘存在大量的含氧官能团,该结构赋予其易于成膜、比表面积大、亲水性好等特点,近年来与其相关的复合材料在膜分离领域中引起了研究者的关注,被广泛应用于染料废水的处理。为制备具有优异稳定性、高水通量和良好分离性能的氧化石墨烯基分离膜,本论文采用真空抽滤技术,以氧化石墨烯为基质材料,将其部分还原后与原始的氧化石墨烯进行复合,并通过加入二氧化钛纳米粒子制备了两种新型的氧化石墨烯复合分离膜。主要包括以下研究内容:（1）氧化石墨烯/还原氧化石墨烯复合膜以孔径为0.22 μm的混合纤维素酯滤膜为基底膜,通过原位化学还原法成功制备了一种稳定性强的氧化石墨烯/还原氧化石墨烯（GO/rGO）复合膜。使用氨水作为还原剂,有效促进了 GO表面的脱氧和π-π共轭的恢复,生成了具有良好分散性的rGO。此外,水化作用的减弱和π-π共轭作用力的增强增大了GO/rGO复合膜的层间作用力,使得其在强酸和强碱溶液中表现出良好的稳定性。在有机染料分离应用中,复合膜表现出优异的截留性能,截留率高达100%。此外,与原始 GO 膜（14.35 Lm-2h-1 bar-1）和 rGO 膜（8.66 Lm-2h-1 bar-1）相比,GO/rGO复合膜显示出更高的水通量（23.72 L m-2 h-1 bar-1）。这项工作将扩大氧化石墨烯基膜在水处理中的应用范围。（2）氧化石墨烯/还原氧化石墨烯/二氧化钛复合膜以孔径为0.22 μm的混合纤维素酯滤膜为基底膜,以氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和二氧化钛纳米粒子为主要成膜材料,采用真空抽滤法成功制备了氧化石墨烯/还原氧化石墨烯/二氧化钛（GO/rGO/TiO2）复合膜。GO/rGO/TiO2复合膜有着层层堆叠的结构,TiO2纳米粒子均匀地分布在层间,扩大了传质通道。我们对复合膜进行了水通量及对有机染料截留的测试,通过测试我们发现在膜性能方面,GO/rGO/TiO2复合膜的水通量高达58.96 Lm-2 h-1 bar-1,对伊红（EY）、铬黑T（EBT）、亚甲基蓝（MB）和罗丹明B（RhB）的截留率高达100%。研究表明,GO/rGO/TiO2复合膜在废水处理和海水淡化中具有良好的应用前景。
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