為研究GONF膜的微觀結(jié)構(gòu)形貌特征及其相對(duì)CNF膜的變化,利用SEM、AFM進(jìn)行表面及斷面的測(cè)定分析,此外通過(guò)接觸角測(cè)試分析其親水性能的變化。
天津津騰研究結(jié)果顯示了CNF膜和GONF膜的表面微觀形貌。顯然,GONF膜較CNF膜表面形貌呈現(xiàn)出更為粗糙的顆粒狀態(tài);GO具有高度的層狀結(jié)構(gòu),這些層間存在大量的氧化官能團(tuán),如羥基、羧基和環(huán)氧基,它們可以與PVDF樹(shù)脂中的氟原子或者是CNF膜表面的官能團(tuán)產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)或物理作用力,從而促進(jìn)了復(fù)合材料內(nèi)部更緊密的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。這種交聯(lián)結(jié)構(gòu)不僅加速了樹(shù)脂的團(tuán)聚速度,導(dǎo)致了更加粗糙的顆粒結(jié)構(gòu),也增強(qiáng)了膜的機(jī)械
此外CNF膜、GONF膜的AFM的測(cè)試結(jié)果,其中GONF膜的表面粗糙度(Ra)為18.7nm,遠(yuǎn)大于CNF膜的Ra(8.9nm)。其原因是CFGO的引入使其在所含含氧官能團(tuán)的作用下與PVDF樹(shù)脂間發(fā)生了化學(xué)鍵合,從而加速樹(shù)脂團(tuán)聚,形成更加粗糙的顆粒結(jié)構(gòu)。
由于CFGO的引入,膜的表面形態(tài)發(fā)生變化,表面粗糙度增加。這增加了膜與水分子之間的接觸面積,同時(shí)GO表面豐富的含氧官能團(tuán)能夠與水分子形成氫鍵,因而提高了膜的親水性。這一點(diǎn)從GONF膜相比于CNF膜具有更低的接觸角可以得到驗(yàn)證,低接觸角意味著更好的親水性,這對(duì)于提升膜的水通量和減少污染物吸附(即提高抗污染性)至關(guān)重要。
CNF膜、GONF膜的斷面結(jié)構(gòu)形貌,相較于CNF膜,GONF膜的皮層厚度略有增大;此外,其孔道縱深程度更大,這為減少膜孔自身阻力,增加其水通量提供條件。引起這一現(xiàn)象的原因可歸結(jié)為CFGO的二維結(jié)構(gòu),其與PVDF的鍵合,大大降低了減少了PVDF樹(shù)脂間的纏繞,使其更易于獨(dú)立成團(tuán)。
此外,GONF膜的孔道結(jié)構(gòu)也因GO的加入而得到優(yōu)化。GO的二維平面結(jié)構(gòu)有利于形成更加均勻和有序的孔隙結(jié)構(gòu),這些孔隙不僅在大小上更加一致,而且在分布上也更加均勻。這種改善的孔隙結(jié)構(gòu)有助于降低膜的孔隙阻力,使水分子更容易通過(guò)膜,從而增加了膜的水通量。