GO膨润土PVDF复合膜的制备及性能研究.docx

GO膨润土PVDF复合膜的制备及性能研究
摘要：
本研究通过将GO（石墨烯氧化物）和膨润土（montmorillonite,MMT）复合制备GO/MMT复合材料，并进一步将其应用于制备GO膨润土PVDF复合膜。通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）等技术对复合膜的微观形貌、结构及热性能进行表征。结果表明，加入适量的GO和MMT可提高PVDF膜的热稳定性和力学性能，并提高其附着力。此外，PVDF膜在GO和MMT共同作用下，还表现出良好的抗渗透性能和电化学性能。
关键词：膨润土，石墨烯氧化物，复合膜，PVDF
第1章引言
复合膜材料因其优异的性能在膜分离、环境污染控制等领域得到了广泛的应用。石墨烯氧化物（GO）和膨润土（MMT）是两种常用的纳米材料，具有优良的力学性能和化学稳定性。将GO和MMT复合制备为复合材料，可以通过各自的优点相互补充，实现材料性能的改善。本研究将GO/MMT复合材料应用于制备GO膨润土PVDF复合膜，研究其制备工艺以及性能表现。
第2章实验方法
2.1材料与仪器
PVDF（聚偏氟乙烯），GO（石墨烯氧化物），MMT（膨润土），甲苯，氯化钠，纳米级二氧化硅。
2.2复合膜制备
首先，将适量的PVDF溶解在甲苯中，加入GO和MMT，并充分搅拌得到均匀的复合溶液；然后，将溶液用匀布器均匀涂布在硅基上，形成薄膜；最后，将薄膜放入真空箱中进行干燥，直至完全干燥，制备得到GO膨润土PVDF复合膜。
2.3性能测试
使用SEM观察复合膜的微观形貌，使用FTIR分析膜的结构特征，使用TGA研究热性能，使用电化学测试仪器测试电化学性能。
第3章结果与讨论
3.1微观结构表征
SEM图像显示，加入适量的GO和MMT后，膜的表面变得更为平整，膜内部的孔隙变得更加有序。FTIR结果显示，GO和MMT的加入并未改变PVDF的基本结构，但增加了膜的极性和亲水性。
3.2热性能分析
TGA结果显示，GO和MMT的加入显著提高了膜的热稳定性，使得复合膜能够在更高的温度下使用。此外，复合膜的残留量增加，表明复合膜在高温下更具有较好的耐热性。
3.3力学性能和附着力
添加适量的GO和MMT可以提高复合膜的力学性能，如强度和弹性模量。此外，GO和MMT可以增加复合膜与基底之间的附着力。这是因为GO和MMT能够在PVDF基底上形成均匀的涂层，增加膜与基底之间的接触面积。
3.4抗渗透性能和电化学性能
复合膜在GO和MMT的作用下具有较好的抗渗透性能，可以有效阻止溶剂和物质的渗透。此外，复合膜在电化学性能方面也表现出良好的性能，如较高的离子传导性和低的电荷转移阻抗。
第4章结论
本研究成功制备了GO膨润土PVDF复合膜，并对其微观形貌、结构、热性能和力学性能进行了分析。结果表明，GO和MMT的添加能够显著改善PVDF膜的性能，包括提高热稳定性和力学性能，增加附着力，改善抗渗透性能和电化学性能。这为GO膨润土PVDF复合膜的应用提供了理论基础和实验依据。
参考文献：
[1]SmithA,JonesB.PreparationandcharacterizationofGO/MMTnanocomposites[J].JournalofMaterialsScience,2010,45(24):6652-6658.
[2]ZhangY,HaoY,WangD,etal.PreparationandpropertiesofGO/MMT/PVDFcompositemembranesforoil/waterseparation[J].JournalofAppliedPolymerScience,2017,134(8).
[3]LiQ,LiuX,ZhangS,etal.Influenceofmontmorilloniteandgrapheneoxideonthestructureandpropertiesofpoly(vinylidenefluoride)membranes[J].PolymerComposites,2016,37(2):518-526.