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石墨烯分离膜材料及其环境应用 |“大咖开讲”第三季线上主题活动
出处:石墨烯联盟  录入日期:2017-05-08  点击数:3240

  2017年5月7日19:00,清华大学材料学院朱宏伟教授应邀做客中国石墨烯产业技术创新战略联盟线上主题活动:大咖开讲第三季。本次讲座的主题为:石墨烯分离膜材料及其环境应用
  首先,朱宏伟教授概括地介绍了石墨烯在水处理、空气净化等环境领域的应用原理以及今天的讲座重点。石墨烯由于独特的单原子层二维结构和高比表面积等优异性能而被用作选择性分离膜和吸附剂,在水处理、空气净化等环境领域具有潜在的应用前景。这里主要介绍石墨烯纳米多孔膜和层状堆叠的氧化石墨烯渗透膜对气体、水及离子的传质行为。除此,介绍石墨烯吸附材料对水中重金属离子、染料和有机污染物的吸附行为,分析石墨烯材料表面官能团与污染物的相互作用机理。
  朱宏伟教授的讲座主体部分,主要涉及到以下三个方面的内容:
  1)石墨烯/氧化石墨烯分离膜;
  2)石墨烯/氧化石墨烯对高分子膜的改性;
  3)石墨烯材料的气体吸附性能及其在空气净化中的应用。
  关于第一部分石墨烯/氧化石墨烯分离膜,朱宏伟教授通过石墨烯薄膜的传质现象引出纳米孔石墨烯(NG)薄膜,并介绍了NG薄膜的性能特点,以及应用于气体分离、海水淡化等水处理领域的优缺点、发展阶段等。通过对氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)的结构分析,引出GO层状薄膜的研究。并介绍了调控GO层片间距对分离目标离子的影响,以及石墨烯材料对重金属离子、染料、有机污染物等污染物的吸附。
 
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  关于第二部分氧化石墨烯对传统高分子膜的改性,朱宏伟教授和大家分享了氧化石墨烯的性能特点、表面改性面临的最大的问题、主要研究方向,并介绍了几类主要的氧化石墨烯表面改性水处理膜。此外,朱宏伟教授还介绍了氧化石墨烯添加改性反渗透膜,以及石墨烯材料的气体吸附性能及其在空气净化中的应用意义。
  通过朱宏伟教授图文并茂的讲解,我们了解到:石墨烯不仅对气体、水合溶液中的离子具有独特的传质行为,对重金属离子、染料和有机物污染物都具有很好的吸附能力。但石墨烯的疏水性使其在水溶液中的吸附受到一定的限制,石墨烯复合材料广泛应用于水处理还面临着诸多问题。总之,石墨烯材料在膜分离、海水淡化和污染物去除等环境应用存在诸多机遇和挑战。
  在交流环节,朱宏伟教授针对纯GO膜的破碎损坏、打孔方法、石墨烯在建筑领域的应用、氧化石墨烯与石墨烯的性能对比、水分子在氧化石墨烯膜片层间的渗透速率计算方法、与正渗透的区别、污染物分离、选择性差的机理和相应的解决方向、吸附材料的再生、纳米材料毒性问题、氧化石墨烯在水处理复合膜的研究及应用价值等具体问题和群友一一探讨。整个讲座气氛活跃,让大家收获满满。
  感谢朱宏伟教授在百忙之中抽出时间和大家畅聊石墨烯,感谢广大网友对联盟活动的支持。下期再见!
 
  获取精彩报告内容,请到中国石墨烯创新联盟(群号296531551、397051421)群文件中下载,或添加微信号CGIA-2013为好友索要相关文件。
 
  嘉宾简介
 
  朱宏伟—清华大学材料学院教授、博士生导师
  1993年考入清华大学,先后获学士和博士学位。曾在日本和美国从事博士后研究。2008年回清华大学任教至今。从事纳米材料(石墨烯等)制备及其在能源/传感/环境等领域的应用基础研究。近年来承担国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金、北京市科技计划重大项目等科研项目。获国家自然科学二等奖和教育部自然科学一、二等奖。发表论文200余篇,获授权国家发明专利16项、美国发明专利1项。受邀撰写书章6篇,编写《石墨烯》、《碳纳米管》著作2部。

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