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毕业论文课题相关文献综述
1.1研究背景
农业以及生活用水的缺乏已经成为世界性的资源危机[1]。尽管地球上71%的区域被海水覆盖[2]，但只有3%是可供人类生活的淡水。鉴于地球上丰富的海水储量，海水淡化是一个既经济又环保的方向。海水淡化所运用的方法有：反渗透，电渗析以及纳滤。其中，纳滤技术以其低成本高效率成为最具发展潜力的技术，目前已被广泛用于饮用水生产和污水的处理。在处理过程中，纳滤膜的性能，如纯水通量，离子截留率等至关重要。一般地，大多数聚合纳滤膜有较好的延展性，制备过程简单，成本相对较低。但也面临着一些问题，例如耐化学性低，生命周期短以及膜污染。相反，无机陶瓷纳滤膜具有热稳定性高，一定的耐溶剂性，高强度，生命周期长等优点，而其缺点则是制造过程复杂，成本高以及脆性高。因此，可以考虑将这两种膜的优点结合在一起，制造出性能优异的复合膜[3]。然而，制得这样一个复合纳滤膜仍是一个迄今为止尚未解决的巨大挑战。
1.2研究进展
1.2.1石墨烯的制备
石墨烯有许多制备方法，如：化学气相沉积法，微机械力剥离法，氧化-分散-还原法等，其中，氧化-分散-还原法是目前应用最广泛的合成方法。它是将石墨氧化得到溶液中分散(借助超声、高速离心)的石墨烯前体 , 再用还原剂还原得到单层或多层石墨烯。常见的氧化方法有 Brodie 方法、Hummer 方法[4-5]以及Staudenmaier方法。Stankovich 等在还原过程中使用聚合物对氧化石墨烯表面进行包裹，避免了团聚，制备出了在聚苯乙烯磺酸钠包裹的改性石墨烯胶体分散液。然而聚合物分散剂的加入，影响石墨烯的物理性质，限制了在很多方面的应用。Li等[6]在Stankovich 等的研究基础上，利用纯肼还原氧化石墨烯的方法在无任何化学稳定剂存在的情况下，通过加入氨水改变pH值控制片层间的静电斥力，制备了在水相条件下稳定的石墨烯分散液。
1.2.2石墨烯膜的研究进展
石墨烯片层装配在支撑体上形成了结构良好的超薄层叠膜。膜的表面很光滑，且除了碱还原的氧化石墨烯片层边缘形成的一些波纹外，观察不到明显褶皱。石墨烯片层的褶皱可以作为水通道。为了得到一致，光滑且堆叠紧实的膜，需要极稀的碱还原的氧化石墨烯分散液。此外，还需要相对较长的过滤时间以及真空干燥过程。对于超薄石墨烯纳滤膜，光滑和平坦对于形成一致的二维纳米水通道以及达到高截留表现很重要。
对于石墨烯纳滤膜，可以通过如下方法制备。将碱还原的氧化石墨烯分散液在特定微滤膜上真空过滤，即可制得石墨烯纳滤膜[3]。石墨烯膜上的纳米孔道可以实现对特定离子的截留，从而可以应用于海水淡化[7-8]，污水处理等领域。
用上述方法制备的氧化石墨烯膜在水中很稳定，至少半年后它们的表面没有出现任何可见的变化。因为在碱还原过程中，氧化石墨烯上的大多数含氧基团被去除，这种稳定性对于水纯化膜至关重要。
1.2.3石墨烯膜的还原程度与稳定性
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