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聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)是制备分离膜的高分子材料之一，具有力学性能优良、热稳定性优异、耐化学腐蚀和耐辐射等优点。由于其具有极强的疏水性，在进行水相分离时，很容易造成膜污染。因此，对PVDF分离膜进行亲水改性是该领域的重要研究方向之一。目前采用无机粒子杂化改性PVDF分离膜的方法，因其操作简单、成本低、改性彻底，已成为PVDF膜改性的主要方向。具有高比表面积的多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes，MWCNTs)和氧化石墨烯(graphene oxide，GO)作为新兴的碳纳米材料，其表面丰富的含氧官能团为PVDF分离膜的亲水改性提供了有利的条件。
本论文首先采用混酸氧化的方法制备了表面含有丰富亲水性官能团的氧化MWCNTs;并通过改进的Hummers法制备出氧化石墨，经超声剥离后冷冻干燥制得GO。然后，将MWCNTs、氧化MWCNTs和GO作为改性剂对PVDF膜进行改性，采用浸没沉淀相转化的方法制备了PVDF/低维碳纳米材料杂化膜，并从PVDF膜的亲水改性出发，主要开展了以下两个方面的研究:1)制备MWCNTs和氧化MWCNTs分别改性的PVDF杂化膜，研究碳纳米材料表面的含氧官能团对PVDF分离膜的影响;2)制备PVDF/GO杂化膜，对比研究了不同维度的氧化MWCNTs与GO对PVDF杂化膜结构性能的影响。
研究结果表明，随着氧化MWCNTs含量(0～2％)在铸膜液中的增加，杂化膜的亲水性增强，水通量被提高。当氧化MWCNTs的含量为1％时，膜的接触角由75.8°(纯的PVDF膜)降到54.7°，水通量也较纯膜提高了11倍，而氧化MWCNTs的含量达到2％后，膜的亲水性和水通量不再有明显的提高。氧化MWCNTs含量为0.5％时，杂化膜的截留率提高了22.2％。综合考虑，含量为1％的氧化碳纳米管改性的PVDF杂化膜的性能较好。对比研究氧化MWCNTs和MWCNTs添加含量均为1％的PVDF杂化膜，结果表明在添加相同含量的MWCNTs和氧化MWCNTs情况下，表面具有丰富含氧官能团的氧化MWCNTs对PVDF杂化膜的改性效果明显优于MWCNTs。此外，由不同维度的GO和氧化MWCNTs对PVDF膜的改性效果表明，氧化MWCNTs改性的PVDF杂化膜的表面粗糙度更大、亲水性更好，但在力学性能方面，GO改性PVDF杂化膜则表现更好。