文 献 综 述

1.1 前言

近年来，膜材料分离已经成为人们解决诸如资源短缺、环境污染等很多关键问题上不可或缺的技术，被广泛应用于海水脱盐、食品加工、药物分离和废气废水处理等众多领域^[1]。

与常规分离方法相比，膜分离具有分离效率高、节能、占据较少空间、易于放大和控制、操作方便、无污染等优点^[2]。膜材料通过孔径和结构的变化提供更高的渗透通量、更高的选择性和更好的稳定性，能有效的控制通过的分子或离子的透过率，阻止其他分子透过膜表面，实现分离，有很好的选择性透过性^[3]。

例如碳基材料等具有优异的分离性能和可加工性的纳米结构的材料，被很好的应用于膜分离材料中。综合考虑到成本以及工艺等各种方面，二维（2D）石墨烯及其衍生物这类新型材料凭借较好的分离性能，为膜分离的开发和研究提供了更多的有效方案^[4]。

1.2 氧化石墨烯

1.2.1 概述

自1985年零维的富勒烯(Fullerene)、1991年一维碳纳米管(Carbon nanotube)以及三维石墨被发现以来，石墨烯以及其他的碳纳米材料一直是纳米科学与技术领域的研究热点^[5,6]。2004年，英国曼彻斯特大学 Geim等^[7]通过机械剥离法利用胶带反复剥离定向热解石墨而得到了能够稳定存在的单层二维结构的石墨烯，这一发现立刻引起了人们对新型碳纳米材料的关注。氧化石墨烯(graphene oxide, GO)（图2-1），作为最重要功能化石墨烯衍生物之一，其是一种由单碳原子以SP²杂化形式组成的二维平面的蜂窝状晶格结构的纳米材料。与石墨烯在形貌、化学键键合方式和特性方面都十分相似，独特的纳米片结构和超大的比表面使得氧化石墨烯被认为是过滤和筛分领域的理想候选材料。在过去的十年里，基于氧化石墨烯复合材料被广泛用于膜分离领域，显示出了其在过滤和筛分领域的巨大应用前景^[8,9]。

图2-1 氧化石墨烯（GO）结构模型