文 献 综 述

前言

对于饮用水的需求一直都是存在的。研究人员也一直在探索一切可能的方法来满足饮用水的需求。由于海水的大面积存在，海水淡化一直是获取饮用水的研究热点之一。大量的能源，生产的成本，设计方面的微调等要求使得现有的海水淡化技术难以实现，例如，多效脱盐（MED），反渗透（RO），多级闪蒸（MSF）等都是可持续的解决方案选择^[1,2]。相对于这些技术，电容去离子（CDI）是一项新技术，在能源效率，环境友好性和离子去除方面已成为更好的替代方案^[3]，现已被成功应用于许多水的处理/净化方面。

在CDI操作中，不同类型的碳电极已被用作电极，比如常规和最新形式的多孔碳和石墨烯基电极。此外，碳纳米管薄膜被广泛应用于工业发展和应用领域，因此，尝试将碳纳米管膜用作CDI操作中的电极。为了达到预期的目的，我们用一些物理或化学的方法对碳纳米管膜进行改性，包括参杂，聚合物改性、有机功能分子改性，无机纳米粒子改性，化学气相沉积法、电泳沉积法、电弧放电法、浇铸法、层-层吸附自组装法、电化学沉积法、自组装成膜法、浸渍涂布法、改性表面吸附法、过滤-转移法、LB技术，原子层沉积（ALD）氧化物改性等方法^[4]。

1．原子层沉积技术

原子层沉积(Atomic Layer Deposition ,ALD)技术，称为原子层外延(Atomic Layer Epitaxy ,ALE), 也称为原子层化学气相沉积(Atomic Layer Chemical Vapor Deposition ALCVD), 它是化学气相沉积(CVD)法的一种。ALD技术对基底形状无特殊条件，可应用于多种高科技领域，如微电子，场发光显示仪，催化，太阳能电池，发光二极管等。

一个ALD 沉积周期可分为4 个步骤：(1)第一种反应前驱体与基片表面发生化学吸附或反应;(2)用惰性气体将多余的前驱体和副产物清除出反应腔;(3)第二种反应前驱体与基片表面上的第一种前驱体发生化学反应, 生成薄膜;(4)反应完全后, 再用惰性气体将多余的前驱体及副产物清除出反应腔。每个周期生长的薄膜都只是一个单原子层, 从而可以实现对淀积厚度的精确控制^[5,6]。

ALD由于是自限制反应，具有如下特点和优势：(1)低反应温度。ALD在很多材料上可以以低于100℃的温度进行沉积，有些可以在室温下进行反应^[7]。(2)沉积厚度可控, 精度达到原子级。由于是层层自限制反应，ALD技术可以在原子水平上精确控制膜的厚度。在前驱体或温度不同的情况下，ALD的反应速率也是不同的^[8,9]。(3)连续反应。薄膜无针孔，密度高，能保持良好的均匀性和原来的状貌。

在ALD改性碳纳米管膜方面，国内外的科研人员已经做了很多尝试。Philip D. Bradford等^[10]在120℃和1托的压力下，以TMA和高纯度水为前体进行沉积，将样品在空气中加热至800℃，并等温保持2小时。造出了迄今为止密度最低的氧化铝气凝胶状态结构（1.2mg/ cm³）。S.J.Shin等^[11]通过原子层沉积在低密度碳纳米管支架上的坚固的纳米多孔氧化铝单块，用该方法合成的纳米多孔氧化铝整料表现出比先前报道的纯纳米多孔氧化铝更好的刚度（对于等效整体密度）。

2. 膜材料的性能测试