基于高分子/石墨烯双层结构的反选择性膜构筑与性能研究

基本信息
批准号:21606123
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:赵静
学科分类:
依托单位:南京工业大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘公平,申杰,朱佳伟,管科成,季雨凡,刘泉
关键词:
石墨烯纳米通道双层结构反选择性膜
结项摘要

Reverse-selective membrane (with larger molecules permeating preferentially and smaller molecules being intercepted) has been one of the research focuses in membrane field due to its remarkable advantages in energy-saving. The commonly utilized polymeric membranes for reverse-selective separation exhibit the problems of poor continuity and broad size distribution of mass transfer channels, thus largely restricting the further improvement of membrane separation performance. To address this issue, this project is proposed to construct high-performance reverse-selective membrane based on polymer/graphene bilayer structure. First, graphene membrane with continuous and uniform nanochannels is constructed and the structure manipulation methods are explored. The mass transfer behavior of permeating molecules in graphene nanochannels is investigated via synergistic manipulation of the chemical structure and physical structure of nanochannels, so that to achieve the intensification of reverse-selective mass transfer process in nanochannels. On the basis of as-constructed graphene membrane, nanoscale polymeric layer is incorporated on membrane surface to construct membrane with polymer-graphene bilayer structure. The nanochannel structure and membrane surface structure are synergistically tailored to investigate the relationships between membrane structures and confined mass transfer process in membrane, and achieve the simultaneous improvement of solution and diffusion processes in membrane. High-efficiency reverse-selective separation is realized employing alcohol/water mixture as a model system. Hopefully, the achievement of this project could offer a reference for the design and preparation of high-performance reverse-selective membrane materials.

反选择性膜(大尺寸分子优先透过,小尺寸分子被截留)由于在节能降耗等方面的显著优势已成为膜领域的研究热点。目前反选择性分离常用的高分子膜材料存在通道连续性差、尺寸分布宽等共性问题,很大程度上限制了膜应用性能的提升。为此,本项目提出基于高分子/石墨烯双层结构构筑高性能反选择性膜的新思路。拟首先构筑具有连续均一纳米通道的石墨烯膜,探索通道结构的调控方法,并基于通道化学结构与物理结构的同步调控研究渗透分子在限域通道内的传质行为,实现通道内反选择性传质过程的强化;在所构筑石墨烯膜的基础上,向膜表面引入纳米级高分子层,构筑高分子/石墨烯双层结构膜,同步调控膜内纳米通道结构及表面高分子结构,以研究膜结构与膜内限域传质过程的构效关系,实现渗透分子溶解及扩散过程的协同强化;以醇水混合溶液为代表物系,实现高效的反选择性分离。期望通过本项目的开展,为高性能反选择性膜材料的设计制备提供参考。

项目摘要

针对特定的分离体系及应用场合,采用反选择性膜可实现有效的节能降耗,因此反选择性膜的研究已成为膜领域的研究热点之一。目前反选择性分离常用的高分子膜材料存在通道连续性差、尺寸分布宽等共性问题,很大程度上限制了膜应用性能的提升。本项目以高性能反选择性分离膜的设计与制备为目标,基于石墨烯等材料的结构调控,在膜内构筑高效的反选择性传质通道,突破了目前高分子膜的性能瓶颈,实现了膜通量与选择性的同步提升。同时,研究了通道化学结构与物理结构的同步调控方法,协同强化了渗透分子在膜内的溶解和扩散过程,获得了反选择性纳米通道内的限域传质规律;以醇水分离(优先透醇)作为代表性的反选择性分离物系,揭示了不同渗透分子在纳米通道内的限域传质行为及其构效关系。通过本项目的实施,在Advanced Functional Materials、Journal of Membrane Science、AIChE Journal等期刊上发表SCI论文10篇,申请中国发明专利4项(其中授权1项)。课题成员积极开展国际合作与交流活动,在国内外学术会议作报告8人次,3名成员赴国外高校进行交流学习,培养博士生5名,硕士生4名。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

DOI:
发表时间:2016
3

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

DOI:
发表时间:2022
4

上转换纳米材料在光动力疗法中的研究进展

上转换纳米材料在光动力疗法中的研究进展

DOI:
发表时间:2017
5

人β防御素3体内抑制耐甲氧西林葡萄球菌 内植物生物膜感染的机制研究

人β防御素3体内抑制耐甲氧西林葡萄球菌 内植物生物膜感染的机制研究

DOI:
发表时间:2017

赵静的其他基金

批准号:41704172
批准年份:2017
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81200077
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81572232
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31000931
批准年份:2010
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30960287
批准年份:2009
资助金额:24.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81102872
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71804088
批准年份:2018
资助金额:18.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11661012
批准年份:2016
资助金额:36.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61902340
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71402142
批准年份:2014
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61804009
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51602338
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31771229
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81401269
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41604113
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81904115
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31901889
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81303085
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81202643
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31560701
批准年份:2015
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61403210
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41201151
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21502029
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41401393
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31070999
批准年份:2010
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:31470109
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:71903053
批准年份:2019
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81602320
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41871265
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:21507080
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41606146
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30800398
批准年份:2008
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51209004
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51707002
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51073018
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:61372194
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:10971227
批准年份:2009
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:71903028
批准年份:2019
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81603069
批准年份:2016
资助金额:17.30
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51302302
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31671180
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:31701869
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51704206
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60908038
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31371158
批准年份:2013
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
批准号:51704210
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81301175
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41806074
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51307008
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71301116
批准年份:2013
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61701220
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

超薄石墨烯基多孔分离膜的构筑及其分离性能研究

批准号:21271154
批准年份:2012
负责人:彭新生
学科分类:B0502
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
2

石墨烯基复合纳米材料的构筑与性能研究

批准号:21071005
批准年份:2010
负责人:魏先文
学科分类:B0104
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
3

氧化石墨烯/石墨烯叠层异质结构透明导电薄膜的构筑与性能

批准号:51572265
批准年份:2015
负责人:杜金红
学科分类:E0203
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
4

基于作用带宽拓展的石墨烯膜超材料制备与性能研究

批准号:51672201
批准年份:2016
负责人:王钧
学科分类:E0203
资助金额:62.00
项目类别:面上项目