碳纳米管及其复合材料在水中有机污染物去除中的应用
2021-03-18易滢佳邓慧萍
净水技术 2021年3期
关键词:复合材料
易滢佳,王 钰,史 俊,邓慧萍
(同济大学环境科学与工程学院,上海污染控制与生态安全研究院,长江水环境教育部重点实验室,上海 200092)
随着人们对水环境关注度的提高和科学技术水平的不断发展,水中有机污染物的检测和去除成为了研究发展的重要问题,绿色高效材料的制备与应用则是其中的热点方向。
碳纳米管(carbon nanotube,CNT)于1991年被正式发现,作为一种新型纳米材料,质量轻、长径比大,碳原子呈六边形结构连接,以sp2杂化方式为主,在碳纳米管的表面可以形成高度离域化的大π键。作为一种新型的一维纳米材料,碳纳米管具有一些独特的物理化学性质。研究发现,碳纳米管的杨氏模量和剪切模量与金刚石相同,理论上可达106MPa,其值为钢的100倍,密度却仅为钢的1/6[1]。同时,碳纳米管还具有优良的电学特性,其载流性远优于Cu、Ag等金属材料,极高纯度、质量的碳纳米管理论上导电率也较优[2]。对碳纳米管的热学性质进行研究,结合分子动力学模拟和碳势的结果可得,室温下其导热率可达6 600 W/mK,与单层石墨烯的结果相当[3]。除此之外,碳纳米管的光致发光效应、高化学稳定性、巨大的比表面积等特性,使其在材料领域具有广阔的应用前景。
根据石墨片卷曲层数的不同,可以分为单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotube,SWCNT)和多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotube,MWCNT)两类,其中单壁碳纳米管的缺陷更少、均一性更高,如图1所示。
尽管碳纳米管的性质独特,但由于其在溶剂中的分散性较差、易于团聚等问题,将其应用于水处理中,常需对其进行改性处理,或与其他材料连用,以达到更好的处理效果。……
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