重复修改好-复合cnts超滤膜研究现状4(2) - 副本.doc

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1、学术诚信承诺本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得佳木斯大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：_ 日期：_关于论文使用授权的说明本人完全了解佳木斯大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。签名：_ 导师签名：_ 日期：_复合CNTs超滤膜研

2、究现状摘要：近年来，基于复合碳纳米管的超滤膜材料的研究受到了越来越多的关注，研究内容在不断地拓展和深入，成为当今膜材料和膜领域内的研究热点之一。碳纳米管与各种有机或者无机化合物复合形成的膜具有很大应用价值。基于碳纳米管的超滤膜可以提供稳定完整的纳米通道进而对体系进行快速的选择性分离或者提高材料的综合性能。本文在查阅大量参考文献的基础上对碳纳米管与各类性质的有机和无机化合物复合形成超滤膜进行了详细地综述，其可以应用于工业上不同领域，比如水处理、气体分离、渗透气化、高导电材料以及生物传感器等。关键词：碳纳米管；超滤膜；应用Research status of composite CNTs ultr

3、afiltration membraneAbstract: Recently, research on ultrafiltration membrane materials based on composite carbon nanotubes has attracted more attentions. Its research content is always expanding and deepening and has become one of todays membrane materials and membrane research hotspots. The fromed

4、composite materials by carbon nanotubes and membranes of various organic or inorganic compounds have great application value. It can rapidly separate based on carbon nanotubes and provide a steady complete nanochannel to improve the overall performance of the material. This paper conducts a comprehe

5、nsive review on the ultrafiltration membranes by carbon nanotubes and various organic and inorganic compounds by referring to a number of references. This composite ultrafiltration membrane can be applied to various fields of industries such as water treatment, gas separation, wave vaporization, hig

6、h conductivity material, biosensor.Key Words: Carbon nanotubes; Ultrafiltration membrane; Application目 录摘要IIIAbstractIV第1章 绪论11.1 研究背景11.2 研究目的及意义11.2.1 研究目的11.2.1 研究意义2第2章 碳纳米管简介32.1碳纳米管的概念32.2碳纳米管的结构32.3碳纳米管的性质4第3章 超滤膜技术简介63.1 超滤膜技术发展历程63.2 超滤膜技术概念63.3 超滤膜技术原理63.4 超滤膜的功能7第4章 复合碳纳米管超滤膜技术的应用84.1 水处理

7、84.2 气体分离94.3 渗透气化104.4 高导电材料114.5 生物传感器12结 论13致 谢14参考文献15附 录 19附 录 31第 24 页第1章 绪论1.1 研究背景 超滤（UF）膜在许多工程分离中都非常受关注，因为它们显示出独特的功能，易于放大、低能耗和可回收1-3。尤其是，聚砜（PSf）超滤膜由于其优异的特性（例如在各种非质子极性溶剂中具有高机械性能、耐化学性、热稳定性和可加工性）而吸引了许多科学家4,5。良好的溶解度允许采用多种方法形成聚砜膜，尤其是一项成熟的技术，即非溶剂/溶剂诱导的相分离（NIP）6。然而，由于其疏水性，聚砜膜的应用通常受到限制。由于溶质-膜疏水相互作用

8、，聚砜膜通常显示出低水通量和严重的膜污染。为了克服这些问题，许多努力试图增强聚砜膜的性能。例如，等离子体处理7和磺化8为膜提供了更亲水的表面。另外，亲水性聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）和聚乙二醇（PEG）被广泛用作聚合物添加剂，以改善亲水性，进而改善膜的渗透性和防污性能。此外，复合材料的概念被认为可以提供具有改进的机械性能，化学稳定性，孔隙率，亲水性和防污性能的高级膜9。廖信侨等人10报道了合成活性炭/ 聚砜超滤膜。超滤膜的渗透性（即水通量）可通过颗粒大小和活性炭载量来调节。在聚苯胺（PANi）纳米纤维的PSf复合材料的情况下，也发现了类似的成功11,12。超滤膜显示出与纯聚砜膜相似的牛血清白蛋白

9、（BSA）和白蛋白卵（AE）选择性，更大的孔隙率和更好的亲水性，从而提高了透水性。碳纳米管有望为聚合物基质提供卓越的机械性能和多功能特性。因此，本文对复合碳纳米管超滤膜改性进行了综述以供参考。1.2 研究目的及意义1.2.1 研究目的近年来，逐步发展起来的膜分离技术在工业上有了广泛的应用，比如水处理、生物传感器、气体分离等方面。这种技术具有很多优点，例如操作简便、节约能源、环保以及无副反应所带来了影响等等。基于工作压力和膜的孔径的不同，可以将膜分离分为微滤、超滤、纳滤和反渗透四种。碳纳米管(CNT)因为其优良的性能和特别的结构，在近年来逐渐发展起来。这种纳米材料具备很多的优异性能，具体表现在力

10、学、电学和韧性等方面。基于以上性能，这种材料在工业上有了较大的应用，比如储氢材料、增强剂和超导材料。纳米技术的快速发展促进了基于CNT的纳米复合膜技术。1.2.1 研究意义经济技术的快速发展和国家对环境保护要求的逐步严格，使得对复合膜的要求也越来越高，比如对膜结构和抗污染能力以及小分子化合物的过滤性能等方面的要求。如前所述，CNT在力学、电学和热学等方面表现出了突出的优势。碳纳米管与各种有机或者无机化合物复合形成的膜具有很大应用价值。例如，聚砜在稳定性、生物相容性和机械性能方面表现出了优势，但是，这种材料也有很多的缺点，比如膜表面的自由能不高，但是水接触角明显较大，因此，在使用这种材料对水进行

11、处理时可能会到来较大的吸附污染。基于CNT的优异性能，可以通过CNT对聚砜的改性。通过无机碳纳米粒子复合到聚砜基体中可使膜材料的亲水性能显著提高。此外，在渗透气化方面，碳纳米管可以与聚合物复合提高其渗透气化性能，比如聚乙烯醇和碳纳米管的超滤膜，共混碳纳米管可以有效地松弛聚乙烯醇分子链的堆积密度，从而使超滤膜的渗透气化性能提高。通常利用化学改性的方法使CNT与具有不同特殊性能的有机或者无机化合物结合进而改善膜的结构和性能，可以进行气体分离、渗透气化、高导电材料以及生物传感器等方面。所以具有重大的理论价值和广泛的实际应用前景。基于以上原因，笔者对超滤膜技术的起源、技术原理、优点以及碳纳米管与无机和

12、有机化合物复合形成超滤膜改性后的性能提升和应用进行了综述。第2章 碳纳米管简介2.1碳纳米管的概念Roger Baconat Union Carbide在1950年研究了碳纤维，并观察了直的和空心的“纳米晶须”的图像，其中碳层的间隔与石墨的平面层相同。在1970年，MorinobuEndo观察到碳纤维，该碳纤维是由苯和二茂铁在1000C下热解所产生的，在高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）观察下，该碳纤维的末端具有空心核和催化颗粒。俄罗斯科学家Bochvar和Gal Pern完成了Huckel计算（即计算分子轨道能级），结果表明石墨烯片可以卷曲成带隙较大的“空心分子”11。全球性的碳基纳米材

13、料热情源于Sumio Iijima于1991年通过电弧技术合成了中空管制成的碳针。两年后，Sumio Iijima和唐纳德Donald Sumio同时独立地发现了单壁碳纳米管，这是一项技术性的突破12。1996年，该学者发现了富勒烯或C60进而获得诺贝尔化学奖，这些材料得到了进一步的关注。关于CNT的结构，碳原子整齐地排列成规则的六边形无缝圆柱体是其结构的主要特点，而且，该结构的两端被半球形的端盖封闭。碳纳米管是单壁和多壁碳纳米管的原料。制造难度和成本将会提高在将碳纳米管均匀地分布和合并到其他材料的矩阵中时。改性后的碳纳米管具有更加优异的性能。2.2碳纳米管的结构CNT具有优良的结构特性。除了

14、非常小之外，它们还具有很高的结构完善性和出色的电子，机械，光学，热和传输性能。它们是仅由碳原子组成的空心圆柱分子，相当于卷成无缝管的石墨（石墨烯）片，末端有盖或无盖。当碳原子结合形成石墨时，一个s轨道和两个p轨道在平面上彼此间隔120杂化而形成三个sp2轨道。强共价面内键将平面中的原子结合在一起，从而使CNT具有高刚度和高强度。垂直于键平面的其余孔眼有助于层间相互作用，并形成弱的，平面外的和分离的键。CNT的直径为纳米级，纳米、微米甚至毫米级的长度使它们的长宽比（长度/直径）比率有时大于104。这些赋予它们类似于沿管轴具有平移周期性的单分子或准一维晶体的特性。CNT有两种，分别是多壁（MWNT

15、）和单壁碳纳米管（SWNT），如图1。图1（A）SWNT,（B）MWNT。颜色是用来区分墙壁13。2.3碳纳米管的性质CNT表现出了优异的机械和弹性性能。拉伸强度和弹性应变分别是50-200Gpa和1214。同时，还具备良好的力学性质。所以，这种材料在复合材料中被广泛的应用。比如，无机材料的载体或者有机材料的添加剂等方面。CNT的热导率性能很强，而且其热膨胀系数较低。由于其较大的长径比，所以其在长度方向的传热能力较强。然而，在径向的较差。CNT轴向方向的热量传递可以通过恰当的取向、管间填充和两端复合来获得。此外，CNT的比表面积很大。所以，这种材料在对气体和液体方面表现出了优异的吸附性能。CN

16、T在电学性能上表现出了较好的性能。电学性能取决于CNT的电子键中的1个未成键的2p电子，这一电子以键结合，进而使CNT表现出了优异的电学性能。但是其电学性能也受到了很多因素的制约，比如颗粒的尺寸、卷曲的螺旋结构等。第3章 超滤膜技术简介3.1 超滤膜技术发展历程1861年，施密特首次在实验室中成功完成了使用天然牛心包膜的超滤实验。尽管“超滤”一词最早由Becchhold等人于1906年提出。100多年来，第一款真正的超滤膜诞生于1960年代初15。1970年，随着各种新材料的出现，超滤膜迅速进入了商业领域。到现在为止，超滤技术在工业上有了较大应用，例如超纯水制备、废水处理、电泳漆的回收等16。

17、我国在1970年开始对超滤膜展开研究，并研发了醋酸纤维素超滤膜。随着科研力度的加大，我国在1980年研制了聚砜中空纤维超滤膜。到目前为止，中国有PS、PAN、PSA、PP、PE、PVDF和十多种超滤膜17。3.2 超滤膜技术概念在20世纪初，Becchold首次提出了超滤的概念18。超滤是一种膜分离技术，它可以在微滤和纳滤之间进行分离，纯化和浓缩溶液。其定义域是截获分子量500500000 Da。相应孔的近似直径约为0.0010.1m，工作压力差通常为0.10.8MPa，直径大约在0.00510m19。3.3 超滤膜技术原理超滤是以压力差为工作原理，以超滤膜为过滤介质。两端的压力差驱动粒径较小

18、的小分子量（水、无机盐和小分子物质）化合物运动，大分量的物质（悬浮固体、胶体等）留在高压端，进而达到分离和纯化的效果20。物理筛选通常被认为是超滤膜的主要保留机制。但是，有时超滤膜的孔径大于溶剂和溶质分子的孔径。它不应具有捕集作用，但实际上具有明显的分离作用。这可能是膜表面的化学性质，例如静电效应的原因。 3.4 超滤膜的功能超滤工艺在水处理的优势：（1）浊度和过滤精度很高；出水水质稳定。（2）病原微生物和病原病毒的去除，例如隐孢子虫和细菌21。实际上，超滤膜的总大肠菌群减少量可以达到7 log，隐孢子虫的去除量可以达到4.4-7 log 22。（3）简化流程。超滤废水的浊度可降低至0.1 N

19、TU，与超滤前的水浊度无关，因此，无需常规过滤就可以直接进行凝结沉淀后的水进行超滤。经过超滤技术处理后的废水不需要进一步过滤，同时，也不需要化学试剂的添加，从而简化了工艺流程并实现了水厂的自动化控制。（4）水厂面积小。超滤过程的表面积仅为传统过程的1/5左右23。（5）与常规加高级处理工艺相比，超滤工艺可节省水费。与常规竞争性浓缩（热过程）和分离操作（倾析、过滤、离心、色谱分离等）相比，膜分离过程具有以下三个主要优势类别，因此引起了人们的极大兴趣，并且对工业具有吸引力24：随着安全性、新颖性、多样性和营养的发展而变化，这种发展需要通过从初始产品中制造馏分和共馏分来设计新型食品和中间食品。此外，

20、膜分离过程可以保留新鲜食品的营养，而污染的风险更低。竞争力和经济考虑在传统食品的制备中，膜工艺有助于简化工艺流程（减少某些生产步骤）并改善生产工艺（去除对食品质量有不利影响的有害成分，如食品污染物），从而最终产品在质地上更具吸引力，并延长了其货架寿命）和食品质量（温和操作，对热不稳定食品和风味剂无破坏性）。此外，膜工艺简单，易于实施，并且本质上是模块化系统（紧凑但具有良好的灵活性和良好的自动化性）。有益于环境的膜工艺消除了用于澄清葡萄酒、啤酒、果汁等的污染物质（硅藻土）的使用。硅藻土的使用会导致许多问题，包括与粉尘接触有关的健康和环境问题以及与粉尘有关的问题。第4章 复合碳纳米管超滤膜技术的应

21、用4.1 水处理与能源不同，水可以被破坏（也许我们当中有些人可能记得我们上学时做过的一个简单实验，将电池连接到两个电极上，然后将电极插入一杯水中。同样，燃烧任何碳氢化合物都会产生水）。但是，在科学实验室之外使用水应该被视为一种有限而宝贵的资源。超滤技术在水处理方面是最常见的应用技术。超滤具有占地面积少、水质稳定、自动化程度高的特点，并且能够将水中的微生物、病毒、胶体和悬浮颗粒几乎完全从水中去除，从而大大提高了水的生物安全性，被完全过滤。吴慧清24制备了MWCNT和聚苯醚的超滤膜，研究发现水通量岁MWCNT的加入而提高。他们又通过界面聚合制备了MWCNT聚酯薄层超滤膜，发现超滤膜比原来的聚酯薄层

22、膜具有更高的水通量和截留率。Bagheripour等人25用相转换法制备了MWCNT和聚醚砜（PES）超滤膜，结果表明MWCNT的加入使得膜的通量和亲水性比单一的PES膜要好。Aassar等人26调查了MWCNT的添加量对聚酰胺膜性能的影响，结果表明膜的杨氏模量和拉伸强度随着MWCNT的添加量的增加而增加。Celik等人27通过相转化法合成了多壁碳纳米管/聚醚砜（C/P）共混膜，结果表明共混膜比单一PES膜的亲水性更强，拥有更优异的纯净水通量。此外，共混膜中多壁碳纳米管（MWCNT）的数量是影响膜的形态和渗透性能的重要因素。经过24小时的TOC含量为7 mg C/L的地表水过滤后，C/P共混膜

23、比PES膜具有更高的通量和较慢的结垢率。随后对脱附的污垢的分析表明，对于2MWCNTs而言，裸露的PES膜上的污垢量比C/P共混膜高63。因此，显示出C/P膜的碳纳米管含量减轻了由天然水引起的膜污染。Choi 等28研究了MWNT与聚砜的共混超滤膜。结果显示该膜的纯水通量和截留率比单一的聚砜膜更好。Vatanpour等人29研究发现经过氨基化改性的碳纳米管添加到超滤膜中对膜表面的亲水性有显著的改善。当其含量为0.05wt%时，超滤膜的水通量有了较大的提高，表面粗糙度也有大幅度的下降。Qiu等30研究了功能化碳纳米管/ PSF共混超滤膜的制备及性能。通过羧化碳纳米管与5-异氰酸根合间苯二甲酰氯（

24、ICIC）之间的反应，合成了由异氰酸酯和间苯二甲酰氯官能化的多壁碳纳米管（MWNT）。此外，将聚砜（PSF）和具有不同成分的二甲基甲酰胺（DMF）溶解的官能化多壁碳纳米管的混合物，用于通过经典的相转化方法制备超滤膜。发现官能化的MWNT的含量是影响共混膜的形态和渗透性能的重要因素。共混膜的纯水通量随官能化MWNTs含量的增加而增加。4.2 气体分离最初，由于昂贵的生产程序，纳米管的生产和在聚合物材料中的使用都不具有成本效益。然而，CNT合成的进展已经以低成本提高了纳米管的数量和质量。随着碳纳米管的大规模生产，具有多功能的高级聚合物/ CNT纳米复合材料在学术界和工业界都受到关注。这些纳米复合材

25、料的许多潜在应用得到了开发，例如用于气体分离膜的结构材料44,45。气体分离聚合物膜是一个动态的研究领域，因为人们越来越关注二氧化碳捕获以缓解全球变暖。聚合物膜的重量轻、易加工、效率高，使其比传统的膜更适合于二氧化碳的捕获。这些膜去除了气体混合物中一种成分的选择性通过能力，尽管排斥了其他成分在这方面，近年来，人们对掺入纳米填料的聚合物纳米超滤膜进行了探索。与纯聚合物膜相比，聚合物纳米超滤膜具有更高的气体选择性和透气性。Tzu等人31将通常用于制造膜滤器的有机聚合物与无机物质，多壁碳纳米管（MWCNT）结合在一起，在这项研究中开发了将H与CH分离的非凡能力。通过溶液浇铸法制备了一系列MWCNT含

26、量为1-15 wt的MWCNTs / PBNPI纳米超滤膜，其中非常细的MWCNT被嵌入到玻璃状聚合物膜中。已经进行了详细的表征，例如形态、热稳定性和晶体结构，以了解纳米超滤膜的结构、组成和性质。结果发现，这种新型的膜具有更高的渗透性和更高的选择性，并具有在分子水平上过滤气体和有机蒸气的有用能力。聚合物膜的机械强度是其应用中的限制之一。CNT在增强聚合物材料方面非常有效，但是未知它们是否会降低膜的气体分离性能。Cong等人32以溴化聚2,6-二苯基-1,4-苯氧为例，与相应的纯聚合物膜相比，超滤膜的CO2渗透性提高。Kim33等人制造了纳米超滤膜，该膜由嵌入聚（酰亚胺硅氧烷）共聚物中的单壁碳纳

27、米管组成，并评估了其传输性能。尽管硅氧烷链段增强了界面接触，但是聚酰亚胺组分赋予了机械完整性。使用芳族二酐，芳族二胺和胺封端的PDMS作为硅氧烷嵌段，可以合成聚酰亚胺硅氧烷。氦气的渗透率测量结果显示，随着封闭式CNTs的添加，氦气的渗透率下降。氦气的磁导率大幅度下降表明该共聚物与CNT的粘附性很好。但是，O2、N2和CH4的渗透性与聚合物基体中开放式CNT的数量成正比。Surapathi等人34制备涉及碳纳米管的流体动力学自组装，然后将定向的CNT封装在原位聚合的聚丙烯酸酯基体中。通过等离子体蚀刻去除聚合物膜的顶表面以暴露碳纳米管尖端，从而导致快速的气体传输速率。Ahmad35研究了醋酸纤维素

28、和多壁碳纳米管的混合基质膜，对不同压力和不同碳纳米管含量的条件下该膜对CO2和N2的分离效果进行了探究。Kaganov等人36通过将碳纳米管与具有高通量的聚合物共混物混合，制备了有机-无机膜。发现无孔、纳米级气相二氧化硅颗粒在玻璃态无定形聚（4-甲基-2-戊炔）中的物理分散，同时并令人惊讶地提高了有机分子在气体上的薄膜通透性和选择性。4.3 渗透气化Peng37制备了一种聚乙烯醇和碳纳米管的超滤膜。结果表明聚乙烯醇和碳纳米管超滤膜的自由体积比纯聚乙烯醇膜明显的增大。混合膜中的共混碳纳米管可以有效地松弛聚乙烯醇分子链的堆积密度，从而使超滤膜的渗透气化性能提高。储月霞38制备了壳聚糖与碳纳米管与聚

29、砜超滤膜的复合超滤膜。结果表明超滤膜的溶胀度要比单一的壳聚糖膜高2.5倍。王子璇等人39应用涂覆法研究了碳纳米管/聚二甲基硅氧烷(CNT/PDMS)的超滤膜对乙醇水溶液的分离性能进行评估。结果显示该超滤膜在CNT含量为10wt%时，表现出了较好的分离能力。此外，该学者对原料液的温度和浓度对超滤膜的分离性能的影响进行了评估。结果表明CNTs/PDMS超滤膜的乙醇通量随温度和原料液浓度的升高而逐步提高。另外，超滤膜溶胀度随溶液中乙醇浓度的升高而明显增大。以上研究说明，含碳纳米管的渗透汽化膜可有效从水溶液中分离乙醇，并在生物法生产燃料乙醇的分离纯化中有很好的应用前景。Ye等人40为了提高膜的渗透性，

30、通过物理和化学方法将环糊精附着在羧酸和羟基化碳纳米管（CNT）上，从而制备了改性的CNT/PU膜。结果表明，改性碳纳米管的加入大大提高了聚氨酯膜在酚/水混合物全蒸发分离中的渗透性和综合性能。4.4 高导电材料王文一等人41研制了聚偏氟乙烯/多壁碳纳米管导电超滤膜。结果显示超滤膜中的相会增多，儿相会减少由于CNT的添加。SEM结果说明了CNT可以通过超声分散的方式均匀地分散在聚偏氟乙烯基质上。除此之外，超滤膜导电性、介电常数等性能会因为CNT的添加得到提升。李艳玲42研制了石墨烯-碳纳米管/聚酰亚胺超滤膜。与碳纳米管/聚酰亚胺超滤膜相比之下，添加石墨烯可以提高聚酰亚胺的导电性能。张莹莹43基于超

31、声分散和原位聚合的方法研制了CNT/聚甲基丙烯酸甲酯和聚醋酸乙烯酯超滤膜。结果表明该膜的导电气敏性能比较好。Hyo-Chan等人44研究了高导电性的柔性碳化纤维素/单壁碳纳米管薄膜。其中纤维素/ SWCNT的分散均匀，掺杂了N-金属，具有较高的导电性。Hwang等人45采用多壁碳纳米管（MWNTs）来提高闪光烧结铜纳米颗粒（NP）墨膜的导电性和抗疲劳性。研究了碳纳米管重量分数对闪光灯烧结的影响以及铜纳米颗粒/碳纳米管复合薄膜的疲劳特性。还研究了碳纳米管长度对提高闪光烧结Cu NP/CNT超滤膜的导电性和抗疲劳性的影响。证明了Cu NP/CNT超滤膜比仅Cu NPs具有更好的耐久性和环境稳定性。

32、4.5 生物传感器彭花萍等人46研制了羧基二茂铁功能化Fe3O4纳米粒子与多壁碳纳米管、壳聚糖和葡萄糖氧化酶复合膜（GOD/FMC-AFNPs/MWNTs/CS）生物传感器电极。其研究显示GOD/FMC-AFNPs/MWNTs/CS超滤膜可以有效地提高葡萄糖氧化酶的生物活性，因为MWNTs拥有优异的导电性能和较大的比表面积。所以，它可以提高电子的传输速率，改善电极的催化活性和灵敏度。该结果经过多次测试表现出了较好的稳定性和重现性。翟江丽47对CNT/催化剂纳米复合材料混合膜在电极的改性以及生物传感器的应用进行了调查。该学者进行了对普鲁士蓝纳米粒子/CNT复合膜对还原型辅酶的电催化的性能进行了研

33、究。结果显示普鲁士蓝纳米粒子/CNT对H2O2的催化还原能力很强。随后，该学者将葡萄糖氧化酶与普鲁士蓝纳米粒子/CNT进行复合获得了葡萄糖生物传感器。生物传感器的性能评估结果表明其线性范围较宽，检出限低。拥有响应速度快、灵敏度高和稳定性强的特点。Samuel等人48报道了多壁碳纳米管/聚砜生物超滤膜修饰的厚膜丝网印刷电化学生物传感器的制备，评价和引人注目的性能。制成的碳纳米管/聚砜（CNT/PS）结合了碳纳米管材料，聚砜基体和一次性丝网印刷电极的吸引力。这样的厚膜碳纳米管/聚砜传感器具有良好定义的性能，机械稳定，并且表现出高电化学活性。此外，CNT/PS复合材料的生物相容性允许通过相转化技术容

34、易地掺入过氧化物酶的生物学功能部分。结 论自1991年被发现以来，碳纳米管（CNT）迅速成为化学，物理和材料科学的研究重点。但是，由于CNT是化学惰性的并且不能溶解在典型的有机溶剂中，因此在工业上的实用性存在疑问。因此，为了提高碳纳米管的应用范围，很多工作都集中在功能化和修饰碳纳米管上。本文采用文献综述的方法对超滤膜和碳纳米管技术的技术原理和优点以及碳纳米管与有机和无机化合物复合形成的超滤膜的性能和应用进行了综述。得到以下结论：（1）碳纳米管具有良好的机械和电学性能，此外，在具备优良的韧性和较大的比表面积。纳米技术的快速发展以及国家对环保的要求逐渐提高促使膜的结构性能需要改变已达到工业的需求。

35、因此碳纳米管与各种有机或者无机化合物复合形成的膜具有很大应用价值。通常利用化学改性的方法在碳纳米管表面与各种有机或者无机化合物进行复合从而提高碳纳米管在基体中的分散性，赋予其更优异的性能。（2）通过介绍超滤技术的基本概况、原理、基本结构和应用优势，阐述了超滤技术应用于各领域的独特优势，为其在今后生产实践中的应用提供参考依据，比如下文中提到的碳纳米管与有机或无机化合物复合形成的超滤膜可以在水处理、气体分离、生物传感器、高导电材料以及渗透气化方面进行应用。（3）关于碳纳米管与各种有机或无机化合物形成的超滤膜的技术进展在第四章详细地论述。主要是五个方面：水处理、气体分离、高导电材料、渗透气化和生物传

36、感器。在水处理领域，超滤膜技术具有占地面积少、水质稳定、动化程度高的特点，且能够将水中的微生物、病毒、胶体和悬浮颗粒几乎完全从水中去除，提高了水的生物安全性。气体分离方面，通常采用具有多功能的高级聚合物/ CNT纳米复合材料，聚合物膜的重量轻、易加工、效率高，更适合于二氧化碳的捕获。与纯聚合物膜相比，聚合物纳米超滤膜具有更高的气体选择性和透气性。在高导电材料方面，以碳纳米管为导电填充粒子与聚合物进行复合得到的超滤膜具有优良的导电气敏性，如CNT与聚甲基丙烯酸甲酯和聚醋酸乙烯酯进行复合。在渗透气化方面，CNT可以与聚合物复合提高其渗透气化性能，比如聚乙烯醇和CNT的超滤膜，共混碳纳米管可以有效地

37、松弛聚乙烯醇分子链的堆积密度，从而使超滤膜的渗透气化性能提高。在生物传感器方面，以聚砜基体与碳纳米管超滤膜为例，机械稳定，表现出高电化学活性，可以用于印刷电化学生物传感器的制备。致 谢感谢为我完成论文工作提供了帮助的人。首先，我很感谢我的导师帮助我处理论文中涉及的困难和复杂的问题。从论文的选题到论文的定稿，导师给予了很大的帮助。此外，我要感谢论文评审专家，感谢各位老师对论文中的不足给予意见。同时，也要感谢家人，感谢他们二十多年的养育，感谢他们在生活和为人处世上的教育。参考文献1 Iijima, Sumio. Helical microtubules of graphitic carbonJ.

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