《表1 石墨烯/聚酰亚胺基炭膜的氮吸附孔径参数》

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《石墨烯/聚酰亚胺炭膜的制备及其气体分离性能》

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图8为纯炭膜及石墨烯/聚酰亚胺炭膜的氮吸附等温线及孔径分布。表1为孔结构特性参数。与纯炭膜相比，添加0.5 wt.%GO的石墨烯/聚酰亚胺炭膜的总孔体积和比表面积显著增加，而孔径分布发生改变，其中孔径大于0.6 nm的微孔体积减少了55%，孔径小于0.6 nm的极微孔体积增加了95%，尤其是孔径小于0.5 nm的极微孔体积，提高了320倍之多。可见，在聚合物前驱体中原位引入片状GO明显地改变了纯炭膜原有的微孔孔道结构与尺度，显著提高了极微孔的数量，尤其是孔径小于0.5 nm的极微孔数量。这是因为原位引入片状GO纳米炭晶，通过其表面含氧基团与聚合物单体的化学键合作用[26]，可使片状GO纳米炭晶均匀分布并“镶嵌”在聚合物分子链段间，实现对聚合物原有自由体积（孔结构）的有效切割，“一分为二”，其空间尺度减小，空穴数量增加，从而使聚合物膜经炭化制成炭膜后形成更丰富的极微孔孔道结构；同时，GO的支隔作用增加了聚合物分子链段的刚性，避免了自由体积在炭化过程中所形成的极微孔道结构进一步收缩与塌陷，显著地提高了石墨烯/聚酰亚胺炭膜的孔体积，特别是极微孔体积。随着GO添加量增加，孔径小于0.5 nm的极微孔体积进一步增加。极微孔体积与数量的增加将对石墨烯/聚酰亚胺炭膜的气体渗透分离性能产生积极的影响。