本文主要研究内容
作者陈博（2019）在《石墨烯及其衍生材料海水淡化输运机理研究》一文中研究指出：水是生命赖以生存的基本需求,是社会文明得以发展的重要因素。淡水资源紧缺是全球亟待解决的问题,海水淡化是普遍认为能有效且可持续获取淡水的方式。近些年来,二维材料的蓬勃发展开拓了膜分离法海水淡化新的方向,其高效率、低能耗的优势受到了广泛地关注。石墨烯及其衍生材料作为最具代表性的二维材料,研究其中离子溶液的输运过程,一方面对探索纳米尺度下特殊传质现象以及揭示其物理机制等基础科学研究方面具有重要意义;另一方面为二维材料膜结构参数设计提供指导,使其面向海水淡化、水质处理、功能性离子筛分等领域产生更大的应用价值。本文围绕石墨烯及其衍生材料内水分传输与离子迁移两个关键问题,着重在纳米通道不同结构参数、表面性能、外界温度场以及流动方式这几个方面展开讨论,研究其对输运过程的影响。本文通过分子动力学模拟压力驱动离子溶液流经多层氧化石墨烯通道的过程,探讨了纳米材料构型参数(石墨烯片层裂隙宽度、层间距以及层上间隙错位距离)和离子溶液盐分种类(水合半径大小、水合结构变化)对其阻盐性能的影响。建立经典流体力学模型来描述水在多层氧化石墨烯通道内的传输阻力与不同结构参数之间的关系,并着重研究了氧化石墨烯层间通道内的滑移流动,通过模拟得出壁面滑移速度随着氧化度的增大而减小,流量与滑移速度成线性关系。结合分子运动理论与经典流体力学理论对滑移流动现象的本质作出了解释,并将纳米层间的流动归结为滑移流动“正效应”和有效流道减小“负效应”二者共同的影响。通过分子动力学模拟得到了两种效应的表征参量(滑移系数、有效流道收缩量)与氧化石墨烯壁面氧化度之间的经验关系式。除了材料本身性质外,本文还研究了外部条件(温度场、流动方式)对纳米石墨烯通道内输运过程的影响。对于温度场作用下离子溶液流经石墨烯通道,发现在同一温度梯度下水分子与离子运动相反的特殊现象,用动力学理论解释了水分子热蠕流效应以及盐离子热泳效应的运动机理。模拟不同温度差异下的流动情况,得到了通道内热驱动流速与温度梯度间的关系。此外还揭示了极端受限条件下水在准方形有序结构与混乱无序结构之间的转化过程,以及其各向异性的定向聚合扩散性质与伴随温差存在而出现的子连续输运现象。对于层层堆垛的二维材料,模拟与实验共同发现不同的流动方式也会影响材料的渗流过程。这是因为二维材料原子级的厚度使其拥有边界透明性,能允许不同作用势穿透边界对通道内流动造成影响。研究粘性边界覆盖石墨烯的纳米通道内的流动,证明了边界透明性的存在。通过模拟柔性以及刚性三层石墨烯通道内的流动阐述了石墨烯边界透明性对相邻通道水分子流动的阻碍程度。并得出使各通道内水保持相同运动状态的平行流动方式能减少这种层间流动相互干扰的结论。离子溶液在石墨烯及其衍生材料内的输运过程无论对海水淡化、离子筛选还是水质处理等领域都具有重要意义。因此,研究其中特殊的流动现象,给出了适合的理论解释与模型预测,并以此来设计膜参数与系统结构,对进一步提高跨膜通量、有效地节省能耗、提高效率具有重要的学术价值。
Abstract
shui shi sheng ming lai yi sheng cun de ji ben xu qiu ,shi she hui wen ming de yi fa zhan de chong yao yin su 。dan shui zi yuan jin que shi quan qiu ji dai jie jue de wen ti ,hai shui dan hua shi pu bian ren wei neng you xiao ju ke chi xu huo qu dan shui de fang shi 。jin xie nian lai ,er wei cai liao de peng bo fa zhan kai ta le mo fen li fa hai shui dan hua xin de fang xiang ,ji gao xiao lv 、di neng hao de you shi shou dao le an fan de guan zhu 。dan mo xi ji ji yan sheng cai liao zuo wei zui ju dai biao xing de er wei cai liao ,yan jiu ji zhong li zi rong ye de shu yun guo cheng ,yi fang mian dui tan suo na mi che du xia te shu chuan zhi xian xiang yi ji jie shi ji wu li ji zhi deng ji chu ke xue yan jiu fang mian ju you chong yao yi yi ;ling yi fang mian wei er wei cai liao mo jie gou can shu she ji di gong zhi dao ,shi ji mian xiang hai shui dan hua 、shui zhi chu li 、gong neng xing li zi shai fen deng ling yu chan sheng geng da de ying yong jia zhi 。ben wen wei rao dan mo xi ji ji yan sheng cai liao nei shui fen chuan shu yu li zi qian yi liang ge guan jian wen ti ,zhao chong zai na mi tong dao bu tong jie gou can shu 、biao mian xing neng 、wai jie wen du chang yi ji liu dong fang shi zhe ji ge fang mian zhan kai tao lun ,yan jiu ji dui shu yun guo cheng de ying xiang 。ben wen tong guo fen zi dong li xue mo ni ya li qu dong li zi rong ye liu jing duo ceng yang hua dan mo xi tong dao de guo cheng ,tan tao le na mi cai liao gou xing can shu (dan mo xi pian ceng lie xi kuan du 、ceng jian ju yi ji ceng shang jian xi cuo wei ju li )he li zi rong ye yan fen chong lei (shui ge ban jing da xiao 、shui ge jie gou bian hua )dui ji zu yan xing neng de ying xiang 。jian li jing dian liu ti li xue mo xing lai miao shu shui zai duo ceng yang hua dan mo xi tong dao nei de chuan shu zu li yu bu tong jie gou can shu zhi jian de guan ji ,bing zhao chong yan jiu le yang hua dan mo xi ceng jian tong dao nei de hua yi liu dong ,tong guo mo ni de chu bi mian hua yi su du sui zhao yang hua du de zeng da er jian xiao ,liu liang yu hua yi su du cheng xian xing guan ji 。jie ge fen zi yun dong li lun yu jing dian liu ti li xue li lun dui hua yi liu dong xian xiang de ben zhi zuo chu le jie shi ,bing jiang na mi ceng jian de liu dong gui jie wei hua yi liu dong “zheng xiao ying ”he you xiao liu dao jian xiao “fu xiao ying ”er zhe gong tong de ying xiang 。tong guo fen zi dong li xue mo ni de dao le liang chong xiao ying de biao zheng can liang (hua yi ji shu 、you xiao liu dao shou su liang )yu yang hua dan mo xi bi mian yang hua du zhi jian de jing yan guan ji shi 。chu le cai liao ben shen xing zhi wai ,ben wen hai yan jiu le wai bu tiao jian (wen du chang 、liu dong fang shi )dui na mi dan mo xi tong dao nei shu yun guo cheng de ying xiang 。dui yu wen du chang zuo yong xia li zi rong ye liu jing dan mo xi tong dao ,fa xian zai tong yi wen du ti du xia shui fen zi yu li zi yun dong xiang fan de te shu xian xiang ,yong dong li xue li lun jie shi le shui fen zi re ru liu xiao ying yi ji yan li zi re yong xiao ying de yun dong ji li 。mo ni bu tong wen du cha yi xia de liu dong qing kuang ,de dao le tong dao nei re qu dong liu su yu wen du ti du jian de guan ji 。ci wai hai jie shi le ji duan shou xian tiao jian xia shui zai zhun fang xing you xu jie gou yu hun luan mo xu jie gou zhi jian de zhuai hua guo cheng ,yi ji ji ge xiang yi xing de ding xiang ju ge kuo san xing zhi yu ban sui wen cha cun zai er chu xian de zi lian xu shu yun xian xiang 。dui yu ceng ceng dui duo de er wei cai liao ,mo ni yu shi yan gong tong fa xian bu tong de liu dong fang shi ye hui ying xiang cai liao de shen liu guo cheng 。zhe shi yin wei er wei cai liao yuan zi ji de hou du shi ji yong you bian jie tou ming xing ,neng yun hu bu tong zuo yong shi chuan tou bian jie dui tong dao nei liu dong zao cheng ying xiang 。yan jiu nian xing bian jie fu gai dan mo xi de na mi tong dao nei de liu dong ,zheng ming le bian jie tou ming xing de cun zai 。tong guo mo ni rou xing yi ji gang xing san ceng dan mo xi tong dao nei de liu dong chan shu le dan mo xi bian jie tou ming xing dui xiang lin tong dao shui fen zi liu dong de zu ai cheng du 。bing de chu shi ge tong dao nei shui bao chi xiang tong yun dong zhuang tai de ping hang liu dong fang shi neng jian shao zhe chong ceng jian liu dong xiang hu gan rao de jie lun 。li zi rong ye zai dan mo xi ji ji yan sheng cai liao nei de shu yun guo cheng mo lun dui hai shui dan hua 、li zi shai shua hai shi shui zhi chu li deng ling yu dou ju you chong yao yi yi 。yin ci ,yan jiu ji zhong te shu de liu dong xian xiang ,gei chu le kuo ge de li lun jie shi yu mo xing yu ce ,bing yi ci lai she ji mo can shu yu ji tong jie gou ,dui jin yi bu di gao kua mo tong liang 、you xiao de jie sheng neng hao 、di gao xiao lv ju you chong yao de xue shu jia zhi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自武汉大学的陈博，发表于刊物武汉大学2019-07-22论文，是一篇关于石墨烯及其衍生材料论文,海水淡化论文,纳米通道水输运论文,离子筛选论文,分子动力学模拟论文,武汉大学2019-07-22论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自武汉大学2019-07-22论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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