新型二维材料MXene膜的制备表征 及醇水分离性能文献综述
2020-06-25 20:47:48
1. 前言 近年来,随着化工行业的发展,新型分离方法开始逐渐替代传统分离。
膜分离作为新型分离的代表之一,已经为人们解 决了诸如资源短缺、环境污染等很多关键问题,被广泛应用于海水淡化、废气废水处理、食品加工和药物分离等众多领域。
与蒸馏等常规分离方法相比,膜分离具有分离效率高、能耗低、占据较少空间、易于放大和控制、操作方便、污染小等优点。
通过调节孔径和结构,使得分离膜拥有更高的渗透通量、更好的选择性和更优的稳定性,使目的分子或离子的透过,阻碍其他物质透过膜表面,来达到物质分离的目的[1]。
膜的性能,与支撑体及膜材料的选择和改性有很大关系。
图1 二维(2D)材料晶体结构[2] 2004 年,Geim 团队用胶带从石墨上机械剥离得到仅一个原子层厚度的石墨烯[3],其独特的物化性能迅速带动了二维材料的发展,衍生出了许多类石墨烯材料,即新型的二维材料如氮化硼、黑磷、过渡金属碳化物/碳氮化物/氮化物(Mxene)等。
这些材料具有独特的二维片层状结构,优异的物理、化学、电子和光学性能,在众多领域具有应用潜力。
现今二维材料膜是膜领域研究的一个热点,常见的二维晶体结构见图1。
MXene是由德克萨斯大学的Yury Gogotsi教授和Michel W.Barsoum 教授[4]于2011年共同发现。
他们通式为Mn 1XnTx(n=1,2,3),其中M过渡金属元素(例如Sc,Ti,Zr等),X是C或者N,T代表表面官能团(例如羟基、氟)。