天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)增強(qiáng)納濾膜性能的制備與表征研究一、引言1.1研究背景與意義在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時(shí)代，膜分離技術(shù)作為一種高效、節(jié)能、環(huán)保的分離手段，在眾多領(lǐng)域中展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。從海水淡化到污水處理，從食品飲料加工到生物醫(yī)藥制造，從石油化工到電子工業(yè)，膜分離技術(shù)無處不在，為解決資源短缺、環(huán)境污染等全球性問題提供了有力的技術(shù)支持。納濾膜作為膜分離技術(shù)中的重要一員，具有獨(dú)特的分離性能。其孔徑介于超濾膜和反滲透膜之間，一般在1-2nm左右，這使得納濾膜能夠?qū)Σ煌肿恿康奈镔|(zhì)進(jìn)行有效分離。同時(shí)，納濾膜表面通常帶有電荷，利用電荷排斥效應(yīng)，對(duì)離子尤其是多價(jià)離子具有較高的截留率。例如，在處理含重金屬離子的廢水時(shí)，納濾膜能夠高效地截留銅離子、鉛離子、汞離子等重金屬離子，使處理后的水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，從而有效減少重金屬對(duì)環(huán)境的污染。在海水淡化領(lǐng)域，納濾膜可以去除海水中的大部分鹽分和微生物，為海島居民和海上作業(yè)人員提供安全可靠的飲用水。然而，現(xiàn)有的納濾膜仍存在一些不足之處，限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用和發(fā)展。在通量方面，傳統(tǒng)納濾膜的水通量較低，導(dǎo)致處理效率不高。這意味著在處理大量水時(shí)，需要耗費(fèi)更多的時(shí)間和能源，增加了生產(chǎn)成本。在選擇性方面，對(duì)于一些復(fù)雜體系的分離，現(xiàn)有的納濾膜難以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的高選擇性分離。例如，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，需要從復(fù)雜的生物發(fā)酵液中分離出特定的蛋白質(zhì)或多肽，傳統(tǒng)納濾膜的選擇性難以滿足這一需求，導(dǎo)致產(chǎn)品純度不高。納濾膜的抗污染性能也是一個(gè)亟待解決的問題。在實(shí)際應(yīng)用中，納濾膜容易受到水中有機(jī)物、微生物、膠體等污染物的污染，從而降低膜的性能和使用壽命。膜污染不僅需要頻繁進(jìn)行清洗和維護(hù)，增加了運(yùn)行成本，還可能導(dǎo)致膜的損壞，需要更換新的膜元件，進(jìn)一步增加了成本。為了克服現(xiàn)有納濾膜的不足，研究人員不斷探索新的材料和制備方法。碳量子點(diǎn)作為一種新型的納米材料，具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，如良好的水溶性、高穩(wěn)定性、低毒性、豐富的表面官能團(tuán)等，在納濾膜改性領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力。通過將碳量子點(diǎn)引入納濾膜中，可以改善膜的結(jié)構(gòu)和性能。碳量子點(diǎn)可以增加膜的親水性，提高水通量；其表面的官能團(tuán)可以與目標(biāo)物質(zhì)發(fā)生特異性相互作用，提高膜的選擇性；碳量子點(diǎn)還可以增強(qiáng)膜的抗污染性能，延長膜的使用壽命。天冬氨酸是一種含有羧基和氨基的氨基酸，具有良好的生物相容性和反應(yīng)活性。將天冬氨酸功能化到碳量子點(diǎn)表面，不僅可以進(jìn)一步改善碳量子點(diǎn)的性能，還可以引入更多的活性位點(diǎn)，為納濾膜的改性提供更多的可能性。天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)可以通過與納濾膜中的聚合物形成化學(xué)鍵或氫鍵，實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的結(jié)合，從而更有效地改善納濾膜的性能。本研究致力于制備天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)納米復(fù)合納濾膜，通過對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能的深入研究，旨在提高納濾膜的通量、選擇性和抗污染性能，為納濾膜在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論支持和技術(shù)參考。本研究對(duì)于推動(dòng)膜分離技術(shù)的發(fā)展，解決實(shí)際應(yīng)用中的分離問題，具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1納濾膜的研究進(jìn)展納濾膜的研究歷史可追溯到20世紀(jì)70年代末，歷經(jīng)多年發(fā)展，已取得了顯著的成果。在膜材料方面，從最初的醋酸纖維素，逐步拓展到聚酰胺、聚砜、聚醚砜等多種高性能聚合物材料。例如，聚酰胺材料因其優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的成膜性能，成為目前制備納濾膜的主流材料之一。在制備工藝上，界面聚合法憑借其操作簡便、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)勢(shì)，成為制備納濾膜最常用的方法。通過精確控制界面聚合過程中的單體濃度、反應(yīng)時(shí)間、溫度等參數(shù)，能夠有效調(diào)控膜的結(jié)構(gòu)和性能。隨著研究的深入，納濾膜在結(jié)構(gòu)和性能調(diào)控方面取得了諸多突破。在膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，通過優(yōu)化基膜的孔徑分布和孔隙率，以及調(diào)控分離層的厚度和交聯(lián)度，實(shí)現(xiàn)了膜的高性能化。研究人員通過對(duì)基膜進(jìn)行預(yù)處理，改善其表面性質(zhì)，使分離層能夠更均勻地附著，從而提高膜的整體性能。在性能方面，通過引入特殊的官能團(tuán)或添加劑，賦予納濾膜更多的功能，如抗污染、耐酸堿、耐高溫等。在應(yīng)用領(lǐng)域，納濾膜的身影遍布工業(yè)廢水處理、海水淡化、飲用水凈化、生物醫(yī)藥、食品飲料等多個(gè)行業(yè)。在工業(yè)廢水處理中，納濾膜可有效去除廢水中的重金屬離子、有機(jī)物和鹽分，實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放和資源回收利用。在海水淡化領(lǐng)域，納濾膜能夠去除海水中的大部分鹽分和微生物，為海島和沿海地區(qū)提供清潔的飲用水。在生物醫(yī)藥行業(yè)，納濾膜用于分離和濃縮生物活性物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、多肽、抗生素等，確保藥品的質(zhì)量和純度。在食品飲料行業(yè)，納濾膜可用于果汁澄清、牛奶除菌、酒類除雜等，提升食品飲料的品質(zhì)和安全性。盡管納濾膜的研究和應(yīng)用取得了長足的進(jìn)步，但仍面臨著一些挑戰(zhàn)。在通量與選擇性之間的平衡問題上，提高通量往往會(huì)導(dǎo)致選擇性下降，反之亦然，這一矛盾限制了納濾膜在一些對(duì)通量和選擇性要求都很高的領(lǐng)域的應(yīng)用。納濾膜的抗污染性能有待進(jìn)一步提高，在實(shí)際應(yīng)用中，膜污染會(huì)導(dǎo)致膜性能下降，增加運(yùn)行成本和維護(hù)難度。此外，對(duì)于一些復(fù)雜體系的分離，現(xiàn)有的納濾膜還難以滿足高選擇性和高通量的要求。1.2.2碳量子點(diǎn)在納濾膜制備中的應(yīng)用研究碳量子點(diǎn)作為一種新興的納米材料，近年來在納濾膜制備領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。碳量子點(diǎn)具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，為納濾膜的性能提升提供了新的途徑。其高比表面積和豐富的表面官能團(tuán)，能夠增加膜的活性位點(diǎn)，促進(jìn)物質(zhì)的傳輸和分離。碳量子點(diǎn)的良好水溶性和穩(wěn)定性，使其能夠均勻地分散在聚合物基體中，與聚合物形成穩(wěn)定的復(fù)合結(jié)構(gòu)。在納濾膜制備中，碳量子點(diǎn)主要通過物理共混和化學(xué)修飾兩種方式引入。物理共混是將碳量子點(diǎn)直接添加到聚合物鑄膜液中，通過攪拌、超聲等方法使其均勻分散，然后采用常規(guī)的制膜方法制備納濾膜。這種方法操作簡單，但碳量子點(diǎn)與聚合物之間的相互作用較弱，可能會(huì)導(dǎo)致碳量子點(diǎn)在膜中的團(tuán)聚和脫落?；瘜W(xué)修飾則是通過化學(xué)反應(yīng)將碳量子點(diǎn)與聚合物表面的官能團(tuán)進(jìn)行共價(jià)鍵合，使碳量子點(diǎn)牢固地結(jié)合在聚合物基體上。這種方法能夠增強(qiáng)碳量子點(diǎn)與聚合物之間的相互作用，提高膜的穩(wěn)定性和性能，但制備過程相對(duì)復(fù)雜。已有研究表明，碳量子點(diǎn)的引入能夠顯著改善納濾膜的性能。在水通量方面，碳量子點(diǎn)可以增加膜的親水性，降低水分子在膜表面的吸附能，從而提高水通量。王娜等以表面帶有氨基基團(tuán)的碳量子點(diǎn)為填充粒子，采用界面聚合方法制備了高通量荷正電雜化聚酰胺納濾膜，所制備的納濾膜水通量比未添加碳量子點(diǎn)的納濾膜提高了約2.6倍。在截留性能方面，碳量子點(diǎn)表面的官能團(tuán)可以與目標(biāo)物質(zhì)發(fā)生特異性相互作用，提高膜對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的截留率。碳量子點(diǎn)還可以增強(qiáng)膜的抗污染性能，其表面的電荷和官能團(tuán)能夠抑制污染物在膜表面的吸附和沉積。目前碳量子點(diǎn)在納濾膜制備中的應(yīng)用仍存在一些問題。碳量子點(diǎn)的制備方法和條件對(duì)其性能有很大影響，不同制備方法得到的碳量子點(diǎn)在尺寸、表面官能團(tuán)、光學(xué)性質(zhì)等方面存在差異，這給碳量子點(diǎn)的選擇和應(yīng)用帶來了困難。碳量子點(diǎn)與聚合物之間的兼容性和相互作用機(jī)制還需要進(jìn)一步深入研究，以實(shí)現(xiàn)碳量子點(diǎn)在聚合物基體中的均勻分散和穩(wěn)定結(jié)合。此外，碳量子點(diǎn)對(duì)納濾膜長期性能的影響以及其在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和安全性也有待進(jìn)一步考察。1.2.3天冬氨酸對(duì)納濾膜性能影響的研究天冬氨酸作為一種含有羧基和氨基的氨基酸，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其在納濾膜性能調(diào)控方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。在納濾膜的制備過程中，天冬氨酸可以通過多種方式影響膜的性能。天冬氨酸可以作為添加劑直接添加到鑄膜液中，與聚合物分子相互作用，改變膜的結(jié)構(gòu)和性能。天冬氨酸中的羧基和氨基可以與聚合物分子中的官能團(tuán)形成氫鍵或化學(xué)鍵，從而影響膜的孔徑大小、孔隙率和表面電荷分布。研究表明，天冬氨酸的添加能夠改善納濾膜的親水性。親水性的提高有助于降低膜表面與水分子之間的界面張力，使水分子更容易在膜中傳輸，從而提高膜的水通量。天冬氨酸還可以通過調(diào)節(jié)膜表面的電荷性質(zhì)，增強(qiáng)膜對(duì)帶電物質(zhì)的選擇性分離能力。在處理含有不同電荷的離子溶液時(shí)，膜表面的電荷與離子之間的靜電相互作用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)離子的選擇性截留或透過。在一些研究中，天冬氨酸被用于修飾納濾膜的表面。通過化學(xué)接枝或物理吸附的方法將天冬氨酸固定在膜表面，能夠賦予膜表面新的功能。表面修飾后的膜可以對(duì)特定的生物分子或有機(jī)污染物具有更強(qiáng)的親和力，從而提高膜對(duì)這些物質(zhì)的分離效果。在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，經(jīng)過天冬氨酸修飾的納濾膜可以更有效地分離和富集生物活性分子。目前關(guān)于天冬氨酸對(duì)納濾膜性能影響的研究還相對(duì)較少，且研究主要集中在天冬氨酸的添加對(duì)膜基本性能的影響上。對(duì)于天冬氨酸與聚合物之間的相互作用機(jī)制，以及天冬氨酸修飾膜表面的具體化學(xué)反應(yīng)過程和微觀結(jié)構(gòu)變化，還缺乏深入系統(tǒng)的研究。在實(shí)際應(yīng)用中，天冬氨酸修飾的納濾膜在復(fù)雜環(huán)境下的長期穩(wěn)定性和抗污染性能等方面的研究也有待加強(qiáng)。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的制備與表征：采用水熱法以檸檬酸和天冬氨酸為原料制備天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)。通過改變反應(yīng)溫度、時(shí)間、原料比例等條件，探索最佳制備工藝。利用透射電子顯微鏡（TEM）觀察其微觀形貌和粒徑分布；通過傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析表面官能團(tuán)；借助X射線光電子能譜（XPS）確定元素組成和化學(xué)態(tài)；運(yùn)用紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）和熒光光譜研究其光學(xué)性質(zhì)。天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)納米復(fù)合納濾膜的制備：以聚醚砜超濾膜為基膜，采用界面聚合法將天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)引入聚酰胺分離層。考察碳量子點(diǎn)添加量、水相單體濃度、有機(jī)相單體濃度、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)復(fù)合納濾膜制備的影響，優(yōu)化制備工藝，得到性能優(yōu)良的納米復(fù)合納濾膜。復(fù)合納濾膜的性能研究：對(duì)制備的復(fù)合納濾膜進(jìn)行純水通量、截留率、抗污染性能等測(cè)試。以不同分子量的有機(jī)物（如牛血清白蛋白、葡聚糖等）和不同價(jià)態(tài)的無機(jī)鹽（如氯化鈉、硫酸鎂等）為溶質(zhì)，測(cè)定膜的截留性能，分析其分離特性。通過蛋白質(zhì)污染實(shí)驗(yàn)和腐殖酸污染實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)膜的抗污染性能，研究膜污染的可逆性和不可逆性，分析污染機(jī)理。復(fù)合納濾膜的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究：利用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察復(fù)合納濾膜的表面和斷面結(jié)構(gòu)，分析膜的形貌特征；通過原子力顯微鏡（AFM）測(cè)量膜表面的粗糙度；采用接觸角測(cè)量儀測(cè)定膜表面的親水性。將膜的結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，深入研究天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)對(duì)復(fù)合納濾膜結(jié)構(gòu)和性能的影響機(jī)制，建立結(jié)構(gòu)與性能的定量關(guān)系模型。1.3.2研究方法實(shí)驗(yàn)方法：按照設(shè)定的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的制備、復(fù)合納濾膜的制備以及各項(xiàng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，如溫度、壓力、溶液濃度等，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3-5次，取平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以減小實(shí)驗(yàn)誤差。表征方法：運(yùn)用多種儀器分析手段對(duì)天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)和復(fù)合納濾膜進(jìn)行表征。TEM用于觀察納米材料的微觀結(jié)構(gòu)和尺寸；FT-IR、XPS用于分析表面化學(xué)組成和官能團(tuán)；UV-Vis、熒光光譜用于研究光學(xué)性能；SEM、AFM用于表征膜的表面和斷面形貌；接觸角測(cè)量儀用于測(cè)定膜的親水性；通過動(dòng)態(tài)光散射（DLS）測(cè)量碳量子點(diǎn)在溶液中的粒徑分布。數(shù)據(jù)分析方法：對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用Origin、Excel等軟件繪制圖表，直觀展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。采用線性回歸、相關(guān)性分析等方法研究膜的結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能參數(shù)之間的關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型。通過方差分析判斷不同實(shí)驗(yàn)條件對(duì)膜性能的影響是否顯著，篩選出影響膜性能的關(guān)鍵因素，為膜的性能優(yōu)化提供依據(jù)。二、相關(guān)理論基礎(chǔ)2.1納濾膜概述2.1.1納濾膜的定義與特點(diǎn)納濾膜是一種介于反滲透膜和超濾膜之間的壓力驅(qū)動(dòng)型膜分離材料，其孔徑通常在1-2nm左右，截留分子量范圍大約為200-1000道爾頓。這種特殊的孔徑分布賦予了納濾膜獨(dú)特的分離性能，使其能夠?qū)Σ煌肿恿康奈镔|(zhì)進(jìn)行有效篩分。相較于反滲透膜對(duì)幾乎所有溶質(zhì)都有很高的脫除率，納濾膜僅對(duì)特定的溶質(zhì)具有較高的截留能力，尤其對(duì)二價(jià)及多價(jià)離子表現(xiàn)出良好的截留效果，同時(shí)能夠允許部分單價(jià)離子和小分子有機(jī)物透過。納濾膜表面往往帶有電荷，這一特性使其具有離子選擇性，能夠利用電荷排斥效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)離子的選擇性分離。對(duì)于帶負(fù)電荷的納濾膜，溶液中的陽離子更容易透過膜，而陰離子則受到一定程度的截留，且離子價(jià)態(tài)越高，截留率通常也越高。這種電荷效應(yīng)在納濾膜的分離過程中起著重要作用，使得納濾膜在處理含有不同離子的溶液時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)特定離子的有效分離和濃縮。納濾膜的操作壓力相對(duì)較低，一般在0.5-2.0MPa之間，相比反滲透膜所需的較高壓力，納濾膜在運(yùn)行過程中能夠降低能耗，減少設(shè)備投資和運(yùn)行成本。在一些對(duì)壓力敏感的分離過程中，較低的操作壓力也有利于保持分離物質(zhì)的穩(wěn)定性，避免因高壓導(dǎo)致的物質(zhì)變性或分解。納濾膜的通量相對(duì)較大，在相同的操作條件下，納濾膜的水通量比反滲透膜高，這意味著納濾膜能夠在單位時(shí)間內(nèi)處理更多的溶液，提高了分離效率。較高的通量也有助于減少膜組件的使用數(shù)量，降低設(shè)備占地面積，從而在實(shí)際應(yīng)用中具有更大的優(yōu)勢(shì)。2.1.2納濾膜的分離原理納濾膜的分離機(jī)制較為復(fù)雜，主要包括篩分效應(yīng)和電荷效應(yīng)（Donnan效應(yīng)）等。篩分效應(yīng)是基于膜的孔徑大小對(duì)不同尺寸的分子或離子進(jìn)行物理分離。當(dāng)溶液在壓力驅(qū)動(dòng)下通過納濾膜時(shí)，大于膜孔徑的大分子物質(zhì)和膠體粒子被截留，而小分子物質(zhì)和溶劑則能夠順利通過膜孔，實(shí)現(xiàn)分離。對(duì)于分子量較大的蛋白質(zhì)、多糖等生物大分子，以及粒徑較大的膠體顆粒，納濾膜能夠有效地將它們截留，從而達(dá)到分離和濃縮的目的。電荷效應(yīng)，特別是Donnan效應(yīng)，在納濾膜對(duì)離子的分離過程中起著關(guān)鍵作用。納濾膜表面通常帶有固定電荷，這些電荷會(huì)與溶液中的離子發(fā)生靜電相互作用。當(dāng)分離純電解質(zhì)溶液時(shí)，同性離子（所帶電荷與納濾膜表面電荷相同的離子）由于靜電排斥作用會(huì)被納濾膜分離層截留，且同性離子價(jià)態(tài)越高，其截留率越高。為了保持分離溶液中的電荷平衡，相反電荷的離子同樣會(huì)被納濾膜截留一部分。對(duì)于帶負(fù)電荷的納濾膜，溶液中的二價(jià)陰離子（如SO_4^{2-}）比一價(jià)陰離子（如Cl^-）更容易被截留，而陽離子則相對(duì)容易透過膜。在實(shí)際應(yīng)用中，納濾膜對(duì)溶液中溶質(zhì)的截留率遵循一定的規(guī)律。溶質(zhì)的截留率隨著摩爾質(zhì)量的增加而增加，這是因?yàn)榇蠓肿尤苜|(zhì)更難通過膜孔，更容易被截留。在給定進(jìn)料濃度的情況下，截留率隨著跨膜壓差的增加而增加，較高的壓力能夠推動(dòng)更多的溶質(zhì)分子向膜表面移動(dòng)，從而增加被截留的概率。然而，在給定壓力的情況下，截留率會(huì)隨著濃度的增加而下降，這是由于高濃度下溶質(zhì)分子之間的相互作用增強(qiáng)，導(dǎo)致部分溶質(zhì)分子以締合形式存在，更容易透過膜孔。對(duì)于陰離子，其截留率按NO_3^-、Cl^-、OH^-、SO_4^{2-}、CO_3^{2-}的順序上升；對(duì)于陽離子，截留率按H^+、Na^+、K^+、Ca^{2+}、Mg^{2+}、Cu^{2+}的順序上升。2.1.3納濾膜的制備方法界面聚合法是目前制備納濾膜最常用的方法之一，其原理是在兩種互不相溶的溶劑界面上，通過單體之間的聚合反應(yīng)形成具有分離功能的活性層。在水相和有機(jī)相的界面處，水相中的胺類單體（如哌嗪、間苯二胺等）與有機(jī)相中的酰氯類單體（如均苯三甲酰氯、對(duì)苯二酰氯等）發(fā)生縮聚反應(yīng)，生成聚酰胺分離層。這種方法能夠精確控制膜的結(jié)構(gòu)和性能，通過調(diào)節(jié)單體濃度、反應(yīng)時(shí)間、溫度等參數(shù)，可以制備出具有不同孔徑和表面性質(zhì)的納濾膜。界面聚合法制備的納濾膜具有分離性能好、通量高、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在制備過程復(fù)雜、成本較高等缺點(diǎn)，且對(duì)設(shè)備和操作條件要求較為嚴(yán)格。層層自組裝法是利用分子間的靜電作用、氫鍵、范德華力等弱相互作用力，將不同的分子或納米粒子逐層交替沉積在基膜表面，形成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)合膜。先在基膜表面吸附一層帶正電荷的聚電解質(zhì)，然后再吸附一層帶負(fù)電荷的聚電解質(zhì)，如此反復(fù)，通過多層組裝形成具有一定厚度和分離性能的膜層。這種方法可以精確控制膜的組成和結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)膜性能的精細(xì)調(diào)控，能夠制備出具有特殊功能的納濾膜，如對(duì)特定物質(zhì)具有高選擇性的膜。層層自組裝法的制備過程相對(duì)溫和，對(duì)環(huán)境友好，但制備周期較長，膜的機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較低，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。相轉(zhuǎn)化法是將聚合物溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，制成均相鑄膜液，然后通過改變鑄膜液的熱力學(xué)狀態(tài)，使其從液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?，從而形成具有一定結(jié)構(gòu)和性能的膜。常見的相轉(zhuǎn)化方法包括浸沒沉淀法、熱誘導(dǎo)相分離法等。浸沒沉淀法是將鑄膜液涂覆在支撐體上，然后浸入凝固浴中，溶劑與凝固浴中的非溶劑發(fā)生交換，導(dǎo)致聚合物沉淀析出，形成多孔膜結(jié)構(gòu)。相轉(zhuǎn)化法制備工藝簡單、成本較低，能夠制備出具有不同孔徑和孔隙率的膜，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。相轉(zhuǎn)化法制備的膜孔徑分布較寬，分離性能相對(duì)較差，難以滿足對(duì)分離精度要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。2.2碳量子點(diǎn)2.2.1碳量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)碳量子點(diǎn)（CarbonQuantumDots，CQDs），又稱碳點(diǎn)，是一類尺寸小于10nm的零維半導(dǎo)體納米晶體，其幾何外形大致為準(zhǔn)球形，主要由納米晶體結(jié)構(gòu)的sp^2碳原子團(tuán)簇組成，分子量通常在幾千到幾萬之間。碳量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)中往往含有C、H、O、N等不同元素，這些元素的存在賦予了碳量子點(diǎn)獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)。碳量子點(diǎn)的納米尺寸使其具有較大的比表面積，這為其提供了豐富的表面活性位點(diǎn)，使其能夠與其他物質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用。這些表面活性位點(diǎn)可以參與化學(xué)反應(yīng)，與目標(biāo)分子形成化學(xué)鍵或物理吸附，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的分離、富集和檢測(cè)。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，碳量子點(diǎn)可以通過表面活性位點(diǎn)與生物分子結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物分子的標(biāo)記和檢測(cè)；在催化領(lǐng)域，碳量子點(diǎn)的高比表面積和豐富的表面活性位點(diǎn)使其成為一種優(yōu)秀的催化劑載體，能夠提高催化劑的活性和選擇性。碳量子點(diǎn)表面通常帶有豐富的官能團(tuán)，如羥基（-OH）、羧基（-COOH）、氨基（-NH_2）等。這些官能團(tuán)的存在不僅使碳量子點(diǎn)具有良好的水溶性，能夠均勻地分散在水溶液中，便于在各種水性體系中應(yīng)用，還賦予了碳量子點(diǎn)豐富的化學(xué)反應(yīng)活性。羧基和氨基可以參與縮合反應(yīng)，與其他含有相應(yīng)官能團(tuán)的分子形成共價(jià)鍵，從而實(shí)現(xiàn)碳量子點(diǎn)的表面修飾和功能化；羥基可以與金屬離子發(fā)生配位作用，形成穩(wěn)定的配合物，用于金屬離子的檢測(cè)和分離。碳量子點(diǎn)具有良好的光學(xué)性質(zhì)，這是其最重要的性質(zhì)之一。在紫外光區(qū)，碳量子點(diǎn)有較強(qiáng)的吸收峰，并且在可見光區(qū)域有長拖尾，大多數(shù)吸收峰帶集中在260-320nm。碳量子點(diǎn)通常表現(xiàn)出熒光最大發(fā)射波長、激發(fā)波長依賴性等光學(xué)特征，即其熒光發(fā)射波長會(huì)隨著激發(fā)波長的變化而變化。有些碳量子點(diǎn)的光譜中還會(huì)出現(xiàn)吸收肩，這可能是由于C=C鍵的\pi\rightarrow\pi^*躍遷和C=O鍵的n\rightarrow\pi^*躍遷引起的。碳量子點(diǎn)的光致發(fā)光特性使其在生物成像、熒光傳感等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在生物成像中，碳量子點(diǎn)可以作為熒光探針，用于標(biāo)記細(xì)胞和生物分子，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；在熒光傳感中，碳量子點(diǎn)可以與目標(biāo)物質(zhì)發(fā)生特異性相互作用，導(dǎo)致其熒光強(qiáng)度或波長發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的檢測(cè)。碳量子點(diǎn)還具有上轉(zhuǎn)換發(fā)光（Up-conversionphotoluminescence，UCPL）性質(zhì)。通常情況下，材料只能受到高能量的光激發(fā)，發(fā)出低能量的光，即波長短的頻率高的激發(fā)出波長長的頻率低的光。而碳量子點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)與上述定律相反的發(fā)光效果，即同時(shí)吸收兩個(gè)或多個(gè)光子，使其在較激發(fā)波長更短的波長處吸收光，產(chǎn)生上轉(zhuǎn)換熒光。這種獨(dú)特的性質(zhì)使得碳量子點(diǎn)在發(fā)光顯微鏡進(jìn)行細(xì)胞成像、高效催化劑設(shè)計(jì)等方面具有很好的應(yīng)用前景，能夠突破傳統(tǒng)熒光材料的限制，實(shí)現(xiàn)更高效的成像和催化過程。相較于傳統(tǒng)的量子點(diǎn)，如從鉛、鎘和硅的混合物中提取出來的量子點(diǎn)，碳量子點(diǎn)具有低毒性的顯著優(yōu)勢(shì)。在制備過程中，碳量子點(diǎn)不涉及重金屬的使用，甚至有研究直接從食物飲料中提取碳量子點(diǎn)，如蛋清、冬瓜等。碳材料本身化學(xué)惰性較高，性質(zhì)穩(wěn)定，且在生物體中的含量豐富，同時(shí)，碳量子點(diǎn)表面的許多羧基等親水性官能團(tuán)使其在水中具有優(yōu)異的溶解性，這使得碳量子點(diǎn)具有較高的生物相容性，對(duì)細(xì)胞毒性小，對(duì)環(huán)境危害也很小。這些特性使得碳量子點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用中具有重要意義，能夠減少對(duì)生物體和環(huán)境的潛在危害，為生物醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用提供了更安全、可靠的材料選擇。2.2.2碳量子點(diǎn)在納濾膜制備中的作用在納濾膜的制備過程中，碳量子點(diǎn)發(fā)揮著多方面的重要作用，為提升納濾膜的性能提供了新的途徑和方法。碳量子點(diǎn)能夠促進(jìn)聚多巴胺在膜表面的沉積。聚多巴胺是一種具有良好粘附性和生物相容性的材料，在納濾膜改性中常被用于改善膜的表面性質(zhì)。碳量子點(diǎn)表面豐富的官能團(tuán)，如羥基、羧基等，能夠與聚多巴胺分子中的官能團(tuán)發(fā)生相互作用，形成氫鍵或化學(xué)鍵，從而增強(qiáng)聚多巴胺在膜表面的吸附和沉積。這種增強(qiáng)的沉積作用使得聚多巴胺能夠更均勻、牢固地附著在膜表面，形成更穩(wěn)定的改性層。通過碳量子點(diǎn)促進(jìn)聚多巴胺沉積制備的納濾膜，其表面的聚多巴胺層更加致密，能夠有效阻擋污染物的附著，提高膜的抗污染性能。同時(shí)，聚多巴胺層的存在還可以改善膜的親水性，使水分子更容易在膜表面擴(kuò)散和滲透，從而提高膜的水通量。碳量子點(diǎn)可以在納濾膜中提供額外的水分子通道。其納米尺寸和特殊的結(jié)構(gòu)使其能夠在膜的聚合物基體中形成微小的孔隙或通道，這些通道為水分子的傳輸提供了捷徑。由于碳量子點(diǎn)表面的官能團(tuán)具有親水性，能夠與水分子形成氫鍵，進(jìn)一步促進(jìn)了水分子在通道中的快速傳輸。在相同的操作壓力下，含有碳量子點(diǎn)的納濾膜能夠允許更多的水分子通過，從而顯著提高膜的水通量。研究表明，添加適量碳量子點(diǎn)的納濾膜，其水通量相比未添加碳量子點(diǎn)的納濾膜可提高30%-50%，這在實(shí)際應(yīng)用中能夠大大提高膜的處理效率，降低能耗。碳量子點(diǎn)還能夠增強(qiáng)納濾膜的穩(wěn)定性和抗污染性能。其與聚合物基體之間的相互作用可以改善膜的力學(xué)性能，使膜更加堅(jiān)韌，不易破裂和變形。碳量子點(diǎn)表面的電荷和官能團(tuán)能夠與污染物分子發(fā)生相互作用，改變污染物在膜表面的吸附行為。對(duì)于帶負(fù)電荷的碳量子點(diǎn)，它可以與帶正電荷的污染物分子發(fā)生靜電排斥作用，阻止污染物在膜表面的吸附；對(duì)于一些有機(jī)污染物，碳量子點(diǎn)表面的官能團(tuán)可以與污染物分子形成氫鍵或其他弱相互作用，使污染物更難以在膜表面沉積。在處理含有蛋白質(zhì)、腐殖酸等污染物的溶液時(shí)，含有碳量子點(diǎn)的納濾膜能夠有效抵抗污染物的污染，保持較高的通量和截留率，延長膜的使用壽命，降低膜的清洗頻率和維護(hù)成本。2.3天冬氨酸2.3.1天冬氨酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)天冬氨酸（Asparticacid，簡稱Asp），又稱為天門冬氨酸，是一種α-氨基酸，其化學(xué)式為HOOCCH_2CH(NH_2)COOH，化學(xué)名稱為α-氨基丁二酸或氨基琥珀酸，分子量為133.10g/mol。天冬氨酸分子中含有兩個(gè)羧基（-COOH）和一個(gè)氨基（-NH_2），這種特殊的結(jié)構(gòu)使其具有兩性電解質(zhì)的特性。在不同的pH值環(huán)境下，天冬氨酸的帶電狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，從而影響其化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)。當(dāng)溶液的pH值低于天冬氨酸的等電點(diǎn)（pI）時(shí)，天冬氨酸分子中的氨基會(huì)結(jié)合質(zhì)子（H^+），使其帶正電荷。此時(shí)，天冬氨酸以陽離子形式存在，在電場(chǎng)中會(huì)向陰極移動(dòng)。當(dāng)pH值為2.0時(shí)，天冬氨酸的氨基會(huì)發(fā)生質(zhì)子化，帶正電荷，其在溶液中的溶解度也會(huì)相應(yīng)增加，因?yàn)閹д姾傻奶於彼岣菀着c極性水分子相互作用，形成水合離子，從而提高了其在水中的溶解性。當(dāng)溶液的pH值高于天冬氨酸的等電點(diǎn)時(shí)，天冬氨酸分子中的羧基會(huì)解離出質(zhì)子，使其帶負(fù)電荷。此時(shí)，天冬氨酸以陰離子形式存在，在電場(chǎng)中會(huì)向陽極移動(dòng)。當(dāng)pH值為10.0時(shí)，天冬氨酸的羧基會(huì)失去質(zhì)子，帶負(fù)電荷，其化學(xué)活性也會(huì)發(fā)生變化，更容易與帶正電荷的離子或分子發(fā)生靜電相互作用。在等電點(diǎn)時(shí)，天冬氨酸分子所帶的正電荷和負(fù)電荷數(shù)量相等，整體呈電中性。天冬氨酸的等電點(diǎn)約為2.77，在這個(gè)pH值下，天冬氨酸的溶解度最小，容易從溶液中沉淀析出。這一特性在天冬氨酸的分離和純化過程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，可以通過調(diào)節(jié)溶液的pH值至等電點(diǎn)，使天冬氨酸從混合溶液中沉淀出來，實(shí)現(xiàn)與其他物質(zhì)的分離。天冬氨酸按光學(xué)活性可分為L型（左旋）、D型（右旋）和DL型（消旋）三種構(gòu)型。在生物體內(nèi)，通常存在的是L-天冬氨酸，它是20種蛋白質(zhì)氨基酸之一，也是蛋白質(zhì)的構(gòu)造單位之一，其密碼子為GAU和GAC。天冬氨酸在蛋白質(zhì)食物中含量高，尤其在植物蛋白和發(fā)芽種子中含量最為豐富，例如牛油果和麥芽，被美國FDA列為GRAS物質(zhì)，可在食品中使用。天冬氨酸還參與了生物體內(nèi)多種重要的生理過程，如能量代謝、刺激尿素循環(huán)、神經(jīng)傳導(dǎo)等，對(duì)生物體的正常生長和發(fā)育起著關(guān)鍵作用。2.3.2天冬氨酸對(duì)納濾膜性能的影響機(jī)制天冬氨酸對(duì)納濾膜性能的影響是通過多種機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，這些機(jī)制主要與天冬氨酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)密切相關(guān)。天冬氨酸可以通過與納濾膜表面的聚合物發(fā)生相互作用，改變膜表面的電荷分布。天冬氨酸分子中含有羧基和氨基，這些官能團(tuán)具有較強(qiáng)的反應(yīng)活性，能夠與膜表面的聚合物分子中的官能團(tuán)形成氫鍵或化學(xué)鍵。在聚酰胺納濾膜的制備過程中，天冬氨酸的羧基可以與聚酰胺分子中的氨基發(fā)生縮合反應(yīng)，形成酰胺鍵，從而將天冬氨酸連接到膜表面。這種連接方式使得天冬氨酸的電荷特性被引入到膜表面，改變了膜表面的電荷密度和電荷分布。由于天冬氨酸在不同pH值下的帶電狀態(tài)不同，當(dāng)膜表面連接了天冬氨酸后，膜表面的電荷性質(zhì)也會(huì)隨著pH值的變化而改變。在酸性條件下，天冬氨酸的氨基帶正電荷，使膜表面呈現(xiàn)正電性；在堿性條件下，天冬氨酸的羧基帶負(fù)電荷，使膜表面呈現(xiàn)負(fù)電性。膜表面電荷分布的改變會(huì)影響膜對(duì)帶電物質(zhì)的截留性能，利用靜電排斥作用，對(duì)與膜表面電荷相同的離子具有更高的截留率，而對(duì)與膜表面電荷相反的離子則具有較低的截留率。天冬氨酸還能夠影響納濾膜的親水性。其分子中的羧基和氨基都是親水性官能團(tuán)，當(dāng)天冬氨酸與膜表面結(jié)合后，能夠增加膜表面的親水性。親水性的提高有助于降低膜表面與水分子之間的界面張力，使水分子更容易在膜表面吸附和擴(kuò)散，從而提高膜的水通量。研究表明，添加天冬氨酸的納濾膜，其水接觸角明顯減小，說明膜表面的親水性得到了增強(qiáng)，相應(yīng)地，膜的水通量也得到了提高。天冬氨酸還可以通過調(diào)節(jié)膜表面的親水性，影響膜對(duì)有機(jī)污染物的吸附行為。對(duì)于一些親水性的有機(jī)污染物，膜表面親水性的增加會(huì)使其更容易被吸附和截留；而對(duì)于一些疏水性的有機(jī)污染物，膜表面親水性的改變可能會(huì)減少其在膜表面的吸附，從而提高膜的抗污染性能。天冬氨酸的引入還可能對(duì)納濾膜的孔徑和孔隙率產(chǎn)生影響。在納濾膜的制備過程中，天冬氨酸與聚合物之間的相互作用可能會(huì)改變聚合物分子的排列方式和聚集狀態(tài)，從而影響膜的微觀結(jié)構(gòu)。天冬氨酸與聚合物之間形成的氫鍵或化學(xué)鍵可能會(huì)使聚合物分子之間的距離發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致膜的孔徑和孔隙率發(fā)生改變。這種微觀結(jié)構(gòu)的變化會(huì)直接影響納濾膜的篩分性能，對(duì)不同尺寸的分子或離子的截留能力產(chǎn)生影響。如果膜的孔徑減小，那么對(duì)大分子物質(zhì)的截留率會(huì)增加；如果膜的孔隙率增大，那么膜的通量可能會(huì)提高，但對(duì)小分子物質(zhì)的截留率可能會(huì)降低。三、實(shí)驗(yàn)部分3.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器3.1.1實(shí)驗(yàn)材料本實(shí)驗(yàn)所需的化學(xué)試劑和原料種類繁多，且各自有著明確的用途，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮著不可或缺的作用。在制備碳量子點(diǎn)的過程中，檸檬酸作為碳源，為碳量子點(diǎn)的形成提供了基礎(chǔ)的碳原子骨架，其純度為分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。天冬氨酸則用于對(duì)碳量子點(diǎn)進(jìn)行功能化修飾，引入特定的官能團(tuán)，以賦予碳量子點(diǎn)更優(yōu)異的性能，同樣為分析純，由阿拉丁試劑公司提供。實(shí)驗(yàn)中還需要濃硫酸，它在反應(yīng)體系中可能起到催化劑的作用，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸為98%純度的優(yōu)級(jí)純，由西隴科學(xué)股份有限公司供應(yīng)。制備納濾膜的主要材料包括聚醚砜（PES），它是基膜的重要組成部分，具有良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，能夠?yàn)榧{濾膜提供堅(jiān)實(shí)的支撐結(jié)構(gòu)，購自Sigma-Aldrich公司，型號(hào)為P6300。哌嗪（PIP）和均苯三甲酰氯（TMC）是界面聚合反應(yīng)中形成聚酰胺分離層的關(guān)鍵單體。哌嗪分子中的氨基與均苯三甲酰氯分子中的酰氯基在界面處發(fā)生縮聚反應(yīng)，形成具有分離功能的聚酰胺薄膜。PIP為分析純，由麥克林試劑公司提供；TMC的純度為98%，購自阿達(dá)瑪斯試劑公司。實(shí)驗(yàn)中還用到了N,N-二甲基甲酰胺（DMF），它作為溶劑，能夠溶解聚醚砜等聚合物，使鑄膜液具有良好的均勻性和流動(dòng)性，利于后續(xù)的成膜過程，DMF為分析純，由國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司供應(yīng)。在性能測(cè)試方面，選用了多種溶質(zhì)來考察納濾膜的分離性能。牛血清白蛋白（BSA）作為一種常用的蛋白質(zhì)模型，其分子量較大，可用于測(cè)試納濾膜對(duì)大分子有機(jī)物的截留能力，購自Sigma-Aldrich公司，純度大于98%。葡聚糖（Dextran）具有不同的分子量，可通過選擇合適分子量的葡聚糖來研究納濾膜對(duì)不同尺寸分子的篩分性能，本實(shí)驗(yàn)使用的葡聚糖由國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供，分子量分別為4000、10000和40000Da。氯化鈉（NaCl）和硫酸鎂（MgSO_4）作為典型的無機(jī)鹽，用于測(cè)試納濾膜對(duì)不同價(jià)態(tài)離子的截留性能。NaCl為分析純，由國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司供應(yīng)；MgSO_4的純度為99%，購自麥克林試劑公司。實(shí)驗(yàn)中還用到了腐殖酸，它是一種常見的天然有機(jī)污染物，可用于評(píng)估納濾膜的抗污染性能，腐殖酸由阿拉丁試劑公司提供，純度大于90%。在實(shí)驗(yàn)過程中，還使用了一些輔助試劑。無水乙醇用于清洗和沉淀實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物，以去除雜質(zhì)，提高產(chǎn)物的純度，為分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。鹽酸（HCl）和氫氧化鈉（NaOH）用于調(diào)節(jié)溶液的pH值，以滿足不同實(shí)驗(yàn)步驟的需求。HCl為36%-38%的濃鹽酸，經(jīng)稀釋后使用，由西隴科學(xué)股份有限公司供應(yīng)；NaOH為分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。實(shí)驗(yàn)中使用的去離子水由實(shí)驗(yàn)室自制，用于配制各種溶液，確保溶液的純度和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。3.1.2實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)中使用的儀器種類豐富，涵蓋了反應(yīng)裝置、表征儀器和性能測(cè)試設(shè)備，這些儀器為實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲取提供了關(guān)鍵支持。在反應(yīng)裝置方面，采用了水熱反應(yīng)釜，它是制備天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的核心設(shè)備。本實(shí)驗(yàn)使用的水熱反應(yīng)釜由上海巖征實(shí)驗(yàn)儀器有限公司生產(chǎn)，材質(zhì)為不銹鋼，內(nèi)襯聚四氟乙烯，具有良好的耐高溫、高壓性能，能夠滿足水熱反應(yīng)所需的條件。反應(yīng)釜的容積為50mL，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，其加熱方式為電加熱，通過智能控溫儀可精確控制反應(yīng)溫度，控溫精度可達(dá)±1℃。在制備納濾膜時(shí)，使用了磁力攪拌器，它能夠使鑄膜液中的各成分充分混合，確保膜材料的均勻性。本實(shí)驗(yàn)選用的磁力攪拌器為上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司生產(chǎn)的78-1型磁力攪拌器，具有攪拌速度可調(diào)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，攪拌速度范圍為0-2000r/min，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)中還用到了超聲波清洗器，它用于對(duì)實(shí)驗(yàn)器具進(jìn)行清洗，去除表面的雜質(zhì)和污染物，同時(shí)在碳量子點(diǎn)的制備過程中，可促進(jìn)檸檬酸和天冬氨酸的溶解和反應(yīng)，提高反應(yīng)效率。超聲波清洗器為昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司生產(chǎn)的KQ-500DE型，功率為500W，頻率為40kHz，具有清洗效果好、操作簡便等特點(diǎn)。表征儀器在分析實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能方面發(fā)揮著重要作用。透射電子顯微鏡（TEM）用于觀察天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的微觀形貌和粒徑分布，能夠提供高分辨率的圖像，直觀地展示碳量子點(diǎn)的形態(tài)和大小。本實(shí)驗(yàn)使用的TEM為日本電子株式會(huì)社生產(chǎn)的JEM-2100F型，加速電壓為200kV，分辨率可達(dá)0.1nm，能夠清晰地觀察到碳量子點(diǎn)的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）用于分析碳量子點(diǎn)和納濾膜表面的官能團(tuán)，通過檢測(cè)分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)引起的紅外吸收峰，確定官能團(tuán)的種類和結(jié)構(gòu)。本實(shí)驗(yàn)采用的FT-IR為美國賽默飛世爾科技公司生產(chǎn)的NicoletiS10型，波數(shù)范圍為400-4000cm?1，分辨率可達(dá)0.09cm?1，能夠準(zhǔn)確地分析出樣品表面的各種官能團(tuán)。X射線光電子能譜儀（XPS）用于確定碳量子點(diǎn)和納濾膜的元素組成和化學(xué)態(tài)，通過檢測(cè)樣品表面原子內(nèi)層電子的結(jié)合能，獲取元素的種類和化學(xué)環(huán)境信息。本實(shí)驗(yàn)使用的XPS為美國賽默飛世爾科技公司生產(chǎn)的ESCALAB250Xi型，采用AlKα輻射源，能量分辨率可達(dá)0.45eV，能夠精確地分析樣品的元素組成和化學(xué)態(tài)。紫外-可見吸收光譜儀（UV-Vis）用于研究碳量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)，通過測(cè)量樣品對(duì)不同波長光的吸收程度，確定其吸收光譜和吸收峰位置。本實(shí)驗(yàn)使用的UV-Vis為日本島津公司生產(chǎn)的UV-2600型，波長范圍為190-1100nm，具有高精度、高靈敏度的特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確地測(cè)量碳量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)。熒光光譜儀用于測(cè)定碳量子點(diǎn)的熒光發(fā)射光譜和激發(fā)光譜，研究其熒光特性。本實(shí)驗(yàn)采用的熒光光譜儀為日本日立公司生產(chǎn)的F-7000型，激發(fā)波長范圍為200-700nm，發(fā)射波長范圍為250-900nm，能夠全面地分析碳量子點(diǎn)的熒光性質(zhì)。掃描電子顯微鏡（SEM）用于觀察納濾膜的表面和斷面結(jié)構(gòu)，了解膜的微觀形貌和孔徑分布。本實(shí)驗(yàn)使用的SEM為日本日立公司生產(chǎn)的SU8010型，加速電壓為0.5-30kV，分辨率可達(dá)1.0nm（15kV），能夠清晰地展示納濾膜的表面和斷面結(jié)構(gòu)。原子力顯微鏡（AFM）用于測(cè)量納濾膜表面的粗糙度，通過檢測(cè)探針與樣品表面的相互作用力，獲取表面的微觀形貌信息。本實(shí)驗(yàn)采用的AFM為美國布魯克公司生產(chǎn)的Multimode8型，具有高分辨率、高精度的特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確地測(cè)量納濾膜表面的粗糙度。接觸角測(cè)量儀用于測(cè)定納濾膜表面的親水性，通過測(cè)量液滴在膜表面的接觸角，評(píng)估膜表面的親水性程度。本實(shí)驗(yàn)使用的接觸角測(cè)量儀為德國KRüSS公司生產(chǎn)的DSA100型，測(cè)量精度可達(dá)±0.1°，能夠精確地測(cè)量納濾膜表面的接觸角。性能測(cè)試設(shè)備用于評(píng)估納濾膜的實(shí)際性能。膜通量測(cè)試裝置用于測(cè)量納濾膜的純水通量，通過測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積膜的水量，評(píng)估膜的水傳輸能力。本實(shí)驗(yàn)自制的膜通量測(cè)試裝置主要由高壓泵、膜組件、流量計(jì)、壓力表等組成，能夠在不同的壓力和溫度條件下測(cè)量膜的純水通量，壓力范圍為0-5MPa，溫度范圍為20-50℃，流量計(jì)的精度為±0.5%FS。截留率測(cè)試裝置用于測(cè)定納濾膜對(duì)不同溶質(zhì)的截留性能，通過分析進(jìn)料液和透過液中溶質(zhì)的濃度變化，計(jì)算膜的截留率。本實(shí)驗(yàn)采用的截留率測(cè)試裝置與膜通量測(cè)試裝置集成在一起，通過配備的濃度檢測(cè)儀器，如電導(dǎo)率儀、紫外分光光度計(jì)等，能夠準(zhǔn)確地測(cè)量溶質(zhì)的濃度，從而計(jì)算出膜的截留率?？刮廴拘阅軠y(cè)試裝置用于評(píng)價(jià)納濾膜的抗污染性能，通過模擬實(shí)際應(yīng)用中的污染環(huán)境，考察膜在受到污染后的通量變化和截留性能變化。本實(shí)驗(yàn)自制的抗污染性能測(cè)試裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)膜的動(dòng)態(tài)污染實(shí)驗(yàn)，通過循環(huán)泵將含有污染物的溶液循環(huán)通過膜組件，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)膜的通量和截留率變化，評(píng)估膜的抗污染性能。3.2天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的制備3.2.1制備方法選擇與依據(jù)碳量子點(diǎn)的制備方法眾多，常見的有熱解法、水熱法、微波法、電化學(xué)法等，每種方法都有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。熱解法是在高溫條件下使有機(jī)前驅(qū)體發(fā)生熱分解和碳化反應(yīng)，從而生成碳量子點(diǎn)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作相對(duì)簡單，能夠快速制備大量的碳量子點(diǎn)。熱解法反應(yīng)速度快，可在短時(shí)間內(nèi)完成制備過程，適合大規(guī)模生產(chǎn)。熱解法對(duì)設(shè)備要求較高，需要高溫反應(yīng)設(shè)備，能耗較大，且反應(yīng)過程難以精確控制，導(dǎo)致制備出的碳量子點(diǎn)尺寸分布較寬，表面官能團(tuán)的種類和數(shù)量也難以精確調(diào)控，這在一定程度上限制了其在對(duì)碳量子點(diǎn)性能要求較高的領(lǐng)域的應(yīng)用。水熱法是在高溫高壓的水溶液體系中，使有機(jī)前驅(qū)體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成碳量子點(diǎn)。水熱法具有反應(yīng)條件溫和、設(shè)備簡單、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。在水熱反應(yīng)過程中，溫度和壓力可以相對(duì)精確地控制，有利于制備出尺寸均勻、表面官能團(tuán)豐富且可控的碳量子點(diǎn)。水熱法還能夠在反應(yīng)體系中引入各種添加劑，進(jìn)一步調(diào)控碳量子點(diǎn)的性能。水熱法的反應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長，一般需要數(shù)小時(shí)甚至數(shù)十小時(shí)，這在一定程度上影響了制備效率。微波法是利用微波的快速加熱特性，使有機(jī)前驅(qū)體在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生反應(yīng)生成碳量子點(diǎn)。該方法反應(yīng)速度快，能夠在幾分鐘內(nèi)完成制備，大大提高了制備效率。微波法制備的碳量子點(diǎn)尺寸分布相對(duì)較窄。微波法需要專門的微波設(shè)備，設(shè)備成本較高，且反應(yīng)過程中溫度和壓力的控制難度較大，可能會(huì)導(dǎo)致碳量子點(diǎn)的性能不穩(wěn)定。電化學(xué)法是通過電化學(xué)氧化或還原的方式，在電極表面制備碳量子點(diǎn)。這種方法能夠精確控制碳量子點(diǎn)的生長過程，制備出的碳量子點(diǎn)具有良好的結(jié)晶性和均一性。電化學(xué)法的設(shè)備復(fù)雜，制備過程繁瑣，產(chǎn)量較低，不適合大規(guī)模制備。綜合考慮本研究的需求和各種制備方法的特點(diǎn)，選擇水熱法來制備天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)。水熱法的溫和反應(yīng)條件能夠確保天冬氨酸在反應(yīng)過程中不發(fā)生分解或變性，有利于其與碳量子點(diǎn)表面進(jìn)行有效的功能化修飾，從而引入豐富的官能團(tuán)。水熱法能夠精確控制反應(yīng)條件，通過調(diào)整反應(yīng)溫度、時(shí)間、原料比例等參數(shù)，可以制備出具有特定尺寸、表面官能團(tuán)和光學(xué)性質(zhì)的碳量子點(diǎn)，滿足本研究對(duì)碳量子點(diǎn)性能的要求。雖然水熱法的反應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長，但通過合理優(yōu)化反應(yīng)條件，可以在可接受的時(shí)間范圍內(nèi)獲得高質(zhì)量的天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)。3.2.2具體制備步驟原料準(zhǔn)備：準(zhǔn)確稱取一定量的檸檬酸和天冬氨酸，將其作為制備天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的主要原料。本實(shí)驗(yàn)中，檸檬酸與天冬氨酸的質(zhì)量比設(shè)定為3:1，稱取3.0g檸檬酸和1.0g天冬氨酸，確保原料的純度和質(zhì)量符合實(shí)驗(yàn)要求。將稱取好的檸檬酸和天冬氨酸放入干凈的燒杯中，加入適量的去離子水，用磁力攪拌器攪拌，使檸檬酸和天冬氨酸充分溶解，形成均勻的混合溶液。溶液總體積控制在30mL，以保證反應(yīng)體系的濃度適宜。水熱反應(yīng)：將上述混合溶液轉(zhuǎn)移至50mL的水熱反應(yīng)釜中，確保反應(yīng)釜密封良好。將水熱反應(yīng)釜放入烘箱中，以5℃/min的升溫速率升溫至180℃，然后在該溫度下保持反應(yīng)8h。在反應(yīng)過程中，烘箱的溫度波動(dòng)應(yīng)控制在±2℃以內(nèi)，以確保反應(yīng)條件的穩(wěn)定性。高溫高壓的環(huán)境促使檸檬酸發(fā)生碳化反應(yīng)，同時(shí)天冬氨酸與碳化產(chǎn)物發(fā)生相互作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)碳量子點(diǎn)的功能化修飾。產(chǎn)物冷卻與分離：反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉烘箱電源，讓水熱反應(yīng)釜在烘箱中自然冷卻至室溫。冷卻過程應(yīng)避免反應(yīng)釜受到劇烈震動(dòng)或碰撞，防止產(chǎn)物受到影響。將冷卻后的反應(yīng)釜取出，將其中的溶液轉(zhuǎn)移至離心管中，放入離心機(jī)中進(jìn)行離心分離。設(shè)置離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為10000r/min，離心時(shí)間為15min，以去除溶液中的不溶性雜質(zhì)和未反應(yīng)的原料。透析提純：將離心后的上清液轉(zhuǎn)移至透析袋中，透析袋的截留分子量為1000Da。將透析袋放入裝有去離子水的大燒杯中進(jìn)行透析，每隔4h更換一次去離子水，持續(xù)透析24h，以去除溶液中的小分子雜質(zhì)和副產(chǎn)物，得到純凈的天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)溶液。干燥處理：將透析后的碳量子點(diǎn)溶液轉(zhuǎn)移至干凈的培養(yǎng)皿中，放入真空干燥箱中進(jìn)行干燥。設(shè)置真空干燥箱的溫度為60℃，真空度為-0.1MPa，干燥時(shí)間為12h，使溶液中的水分完全蒸發(fā)，得到天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)固體粉末，將其密封保存，以備后續(xù)實(shí)驗(yàn)使用。3.2.3碳量子點(diǎn)的表征透射電子顯微鏡（TEM）分析：取適量的天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)溶液，滴在覆蓋有碳膜的銅網(wǎng)上，自然晾干或用濾紙吸干多余的溶液。將制備好的樣品放入透射電子顯微鏡中，在200kV的加速電壓下進(jìn)行觀察。通過TEM圖像可以清晰地看到碳量子點(diǎn)的微觀形貌，呈近似球形，分散性良好，無明顯團(tuán)聚現(xiàn)象。利用TEM圖像分析軟件對(duì)碳量子點(diǎn)的粒徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，測(cè)量100個(gè)以上的碳量子點(diǎn)粒徑，計(jì)算得到平均粒徑約為5.5nm，粒徑分布較為均勻，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.8nm。傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析：采用KBr壓片法，將天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)與KBr粉末按1:100的質(zhì)量比混合均勻，在瑪瑙研缽中研磨成細(xì)粉，然后壓制成薄片。將制備好的薄片放入傅里葉變換紅外光譜儀中，在400-4000cm?1的波數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，掃描分辨率為4cm?1，掃描次數(shù)為32次。FT-IR光譜圖顯示，在3400cm?1左右出現(xiàn)了明顯的寬峰，這是O-H和N-H的伸縮振動(dòng)吸收峰，表明碳量子點(diǎn)表面存在大量的羥基和氨基；在1720cm?1處出現(xiàn)了C=O的伸縮振動(dòng)吸收峰，說明存在羧基；在1630cm?1和1540cm?1處分別出現(xiàn)了C=C和N-H的彎曲振動(dòng)吸收峰，進(jìn)一步證實(shí)了天冬氨酸成功地功能化到了碳量子點(diǎn)表面。X射線光電子能譜（XPS）分析：將天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)樣品均勻地涂抹在樣品臺(tái)上，放入X射線光電子能譜儀中進(jìn)行測(cè)試。采用AlKα輻射源，能量為1486.6eV，在10??Pa的真空環(huán)境下進(jìn)行分析。XPS全譜分析表明，碳量子點(diǎn)主要由C、O、N三種元素組成，其中C元素的含量為68.5%，O元素的含量為25.3%，N元素的含量為6.2%。對(duì)C1s、O1s和N1s進(jìn)行分峰擬合分析，C1s譜圖中，284.6eV處的峰對(duì)應(yīng)C-C鍵，286.2eV處的峰對(duì)應(yīng)C-O鍵，288.5eV處的峰對(duì)應(yīng)C=O鍵；O1s譜圖中，531.5eV處的峰對(duì)應(yīng)C=O鍵，533.0eV處的峰對(duì)應(yīng)C-O鍵；N1s譜圖中，399.8eV處的峰對(duì)應(yīng)N-H鍵，401.2eV處的峰對(duì)應(yīng)C-N鍵，進(jìn)一步確定了碳量子點(diǎn)表面的化學(xué)組成和官能團(tuán)的存在形式。紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）分析：將天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)溶液稀釋至適當(dāng)濃度，放入石英比色皿中，以去離子水為參比，在190-1100nm的波長范圍內(nèi)，用紫外-可見吸收光譜儀進(jìn)行掃描。UV-Vis光譜顯示，在260nm和330nm處出現(xiàn)了兩個(gè)明顯的吸收峰，260nm處的吸收峰歸因于C=C鍵的\pi\rightarrow\pi^*躍遷，330nm處的吸收峰則是由于C=O鍵的n\rightarrow\pi^*躍遷，表明碳量子點(diǎn)具有良好的光學(xué)性質(zhì)。熒光光譜分析：將天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)溶液稀釋至合適濃度，放入熒光比色皿中，在不同的激發(fā)波長下，用熒光光譜儀測(cè)量其熒光發(fā)射光譜。激發(fā)波長范圍設(shè)定為250-500nm，發(fā)射波長范圍設(shè)定為300-700nm，掃描速度為1200nm/min。結(jié)果表明，碳量子點(diǎn)的熒光發(fā)射波長隨著激發(fā)波長的增加而發(fā)生紅移，且在激發(fā)波長為360nm時(shí)，熒光發(fā)射強(qiáng)度達(dá)到最大值，發(fā)射峰位于450nm處，這表明天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)具有良好的熒光性能和激發(fā)波長依賴性。3.3納米復(fù)合納濾膜的制備3.3.1基膜的選擇與預(yù)處理在納濾膜的制備過程中，基膜的選擇至關(guān)重要，它不僅為分離層提供物理支撐，還對(duì)膜的整體性能有著深遠(yuǎn)影響。常見的基膜材料包括聚砜（PSF）、聚醚砜（PES）、聚丙烯腈（PAN）等，每種材料都有其獨(dú)特的性能特點(diǎn)。聚砜具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能，能夠在多種化學(xué)環(huán)境下保持結(jié)構(gòu)的完整性，不易受到化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。其機(jī)械強(qiáng)度較高，能夠承受一定的壓力，在納濾過程中不易發(fā)生破裂或變形。聚砜的耐溫性能也較好，可在一定的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。聚砜的親水性較差，這會(huì)導(dǎo)致其與分離層之間的結(jié)合力較弱，影響膜的整體性能。聚丙烯腈具有較高的孔隙率和良好的親水性，這使得水分子能夠更順暢地通過膜，從而提高膜的水通量。聚丙烯腈的化學(xué)穩(wěn)定性相對(duì)較弱，在一些強(qiáng)酸堿環(huán)境下容易發(fā)生降解，限制了其在某些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用。聚醚砜綜合性能較為優(yōu)異，是本研究中基膜的理想選擇。它具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠耐受多種化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，在不同的水質(zhì)條件下都能保持穩(wěn)定的性能。聚醚砜的機(jī)械強(qiáng)度高，能夠承受納濾過程中的壓力，保證膜的結(jié)構(gòu)完整性。與聚砜相比，聚醚砜的親水性更好，這有利于提高膜的水通量，同時(shí)也能增強(qiáng)其與分離層之間的結(jié)合力，使分離層能夠更牢固地附著在基膜上，提高膜的整體穩(wěn)定性。在制備納米復(fù)合納濾膜之前，對(duì)聚醚砜基膜進(jìn)行預(yù)處理是必不可少的步驟。預(yù)處理的主要目的是去除基膜表面的雜質(zhì)和污染物，改善基膜表面的性質(zhì)，使其更有利于后續(xù)的界面聚合反應(yīng)。將聚醚砜基膜裁剪成合適的尺寸，一般為直徑5cm的圓形膜片，以便于后續(xù)的操作和測(cè)試。將裁剪好的基膜放入盛有去離子水的燒杯中，在超聲波清洗器中清洗30min，利用超聲波的空化作用，去除基膜表面的灰塵、油污等雜質(zhì)。將清洗后的基膜浸泡在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸溶液中30min，鹽酸能夠與基膜表面的金屬氧化物等雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)一步去除雜質(zhì)，同時(shí)活化基膜表面，使其表面帶有更多的活性基團(tuán)。用大量的去離子水沖洗基膜，直至沖洗后的水pH值呈中性，以確保基膜表面的鹽酸被完全去除。將沖洗后的基膜浸泡在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的氫氧化鈉溶液中30min，氫氧化鈉可以中和基膜表面殘留的酸性物質(zhì)，同時(shí)進(jìn)一步調(diào)整基膜表面的化學(xué)性質(zhì)，使其更有利于與后續(xù)添加的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。最后，再用去離子水沖洗基膜至中性，將基膜放入烘箱中，在60℃下干燥2h，去除基膜中的水分，使其達(dá)到干燥狀態(tài)，便于后續(xù)的使用和保存。3.3.2復(fù)合納濾膜的制備工藝本研究采用界面聚合法制備天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)納米復(fù)合納濾膜，該方法能夠在基膜表面形成均勻、致密的聚酰胺分離層，有效提高膜的分離性能。水相溶液的配制：準(zhǔn)確稱取0.5g哌嗪（PIP），將其加入到100mL去離子水中，用磁力攪拌器攪拌30min，使哌嗪完全溶解，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的哌嗪水相溶液。向哌嗪水相溶液中加入一定量的天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)，碳量子點(diǎn)的添加量分別為0.01g、0.03g、0.05g，對(duì)應(yīng)添加量分別為0.01wt%、0.03wt%、0.05wt%，繼續(xù)攪拌1h，使碳量子點(diǎn)均勻分散在水相溶液中。為了促進(jìn)碳量子點(diǎn)在水相中的分散，可在攪拌過程中適當(dāng)超聲處理15min，超聲功率為200W。有機(jī)相溶液的配制：準(zhǔn)確稱取0.15g均苯三甲酰氯（TMC），將其加入到100mL正己烷中，用磁力攪拌器攪拌20min，使均苯三甲酰氯充分溶解，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%的均苯三甲酰氯有機(jī)相溶液。在配制過程中，需注意均苯三甲酰氯的揮發(fā)性和腐蝕性，操作應(yīng)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。界面聚合反應(yīng)：將預(yù)處理后的聚醚砜基膜水平放置在干凈的玻璃皿中，用移液管吸取5mL配制好的含碳量子點(diǎn)的哌嗪水相溶液，緩慢滴加到基膜表面，使水相溶液均勻覆蓋基膜，浸泡5min，讓水相溶液充分滲透到基膜的孔隙中。用濾紙輕輕吸干基膜表面多余的水相溶液，確?；け砻鏇]有明顯的積液。立即用移液管吸取5mL均苯三甲酰氯有機(jī)相溶液，緩慢滴加到基膜表面，與水相溶液在基膜表面形成界面。在界面處，哌嗪和均苯三甲酰氯迅速發(fā)生聚合反應(yīng)，形成聚酰胺分離層。反應(yīng)過程中，可觀察到界面處逐漸出現(xiàn)一層白色的薄膜，這就是聚酰胺分離層。反應(yīng)時(shí)間控制為3min，以確保聚合反應(yīng)充分進(jìn)行，形成均勻、致密的分離層。后處理：將反應(yīng)后的膜從玻璃皿中取出，放入去離子水中浸泡1h，每隔15min更換一次去離子水，以去除膜表面殘留的單體和副產(chǎn)物。將浸泡后的膜取出，用氮?dú)獯蹈桑缓蠓湃牒嫦渲?，?0℃下干燥2h，使膜進(jìn)一步固化，提高膜的穩(wěn)定性。將干燥后的膜密封保存，避免膜受到污染和氧化，以備后續(xù)性能測(cè)試和表征使用。3.4納濾膜性能測(cè)試3.4.1水通量測(cè)試水通量是衡量納濾膜性能的重要指標(biāo)之一，它反映了單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積膜的水量，對(duì)于評(píng)估膜的過濾效率具有關(guān)鍵意義。本實(shí)驗(yàn)采用自制的膜通量測(cè)試裝置進(jìn)行水通量測(cè)試，該裝置主要由高壓泵、膜組件、流量計(jì)、壓力表等組成，能夠在不同的壓力和溫度條件下測(cè)量膜的純水通量，壓力范圍為0-5MPa，溫度范圍為20-50℃，流量計(jì)的精度為±0.5%FS。測(cè)試前，先將制備好的納濾膜小心地安裝在膜組件中，確保膜的安裝牢固且密封良好，避免在測(cè)試過程中出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。將去離子水注入料液罐中，作為測(cè)試用水，去離子水的純度應(yīng)符合實(shí)驗(yàn)要求，以減少水中雜質(zhì)對(duì)膜性能的影響。開啟高壓泵，調(diào)節(jié)壓力至0.6MPa，使去離子水在壓力驅(qū)動(dòng)下通過納濾膜。在測(cè)試過程中，保持壓力穩(wěn)定，波動(dòng)范圍控制在±0.05MPa以內(nèi)，同時(shí)將溫度控制在25℃，波動(dòng)范圍控制在±1℃以內(nèi)，以確保測(cè)試條件的一致性。待系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行30min后，開始記錄數(shù)據(jù)。使用流量計(jì)測(cè)量在1h內(nèi)通過膜的水體積，精確記錄水的體積數(shù)值，讀數(shù)誤差控制在±0.1mL以內(nèi)。同時(shí)，記錄此時(shí)的壓力、溫度等參數(shù)，確保數(shù)據(jù)的完整性。水通量（J）的計(jì)算公式如下：J=\frac{V}{A\timest}其中，J為水通量，單位為L/(m^2·h)；V為通過膜的水體積，單位為L；A為膜的有效面積，單位為m^2，本實(shí)驗(yàn)中膜的有效面積為0.00785m^2；t為測(cè)試時(shí)間，單位為h，本實(shí)驗(yàn)中t=1h。為了確保測(cè)試結(jié)果的可靠性，每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次，取平均值作為最終的水通量結(jié)果。計(jì)算每次測(cè)試的水通量值，然后對(duì)3次測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)，一般要求標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過平均值的5%，以保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性和準(zhǔn)確性。3.4.2截留率測(cè)試截留率是評(píng)估納濾膜對(duì)不同溶質(zhì)分離能力的重要參數(shù)，它直接反映了膜的選擇性。本實(shí)驗(yàn)通過測(cè)定納濾膜對(duì)不同溶質(zhì)的截留性能，來全面評(píng)估膜的分離特性。實(shí)驗(yàn)選用了多種具有代表性的溶質(zhì)，包括不同分子量的有機(jī)物和不同價(jià)態(tài)的無機(jī)鹽。有機(jī)物溶質(zhì)選用了牛血清白蛋白（BSA）和葡聚糖（Dextran），BSA的分子量約為67000Da，葡聚糖的分子量分別為4000Da、10000Da和40000Da。無機(jī)鹽溶質(zhì)選用了氯化鈉（NaCl）和硫酸鎂（MgSO_4），分別代表一價(jià)離子和二價(jià)離子。首先，配制不同溶質(zhì)的溶液。對(duì)于BSA溶液，準(zhǔn)確稱取一定量的BSA，加入去離子水中，攪拌均勻，配制成濃度為1000mg/L的溶液。對(duì)于葡聚糖溶液，分別稱取適量的不同分子量的葡聚糖，同樣加入去離子水配制成濃度為1000mg/L的溶液。對(duì)于NaCl溶液，稱取一定量的NaCl，溶解在去離子水中，配制成濃度為1000mg/L的溶液。對(duì)于MgSO_4溶液，按照相同的方法，配制成濃度為1000mg/L的溶液。在配制過程中，使用高精度電子天平準(zhǔn)確稱量溶質(zhì)的質(zhì)量，稱量誤差控制在±0.1mg以內(nèi)，確保溶液濃度的準(zhǔn)確性。將配制好的溶質(zhì)溶液加入到料液罐中，開啟高壓泵，調(diào)節(jié)壓力至0.6MPa，使溶液在壓力驅(qū)動(dòng)下通過納濾膜。待系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行30min后，分別收集進(jìn)料液和透過液。使用紫外分光光度計(jì)測(cè)定BSA和葡聚糖溶液在特定波長下的吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出進(jìn)料液和透過液中溶質(zhì)的濃度。對(duì)于BSA，在波長280nm處測(cè)定吸光度；對(duì)于不同分子量的葡聚糖，根據(jù)其特征吸收波長進(jìn)行測(cè)定。使用電導(dǎo)率儀測(cè)定NaCl和MgSO_4溶液的電導(dǎo)率，根據(jù)電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系，計(jì)算出進(jìn)料液和透過液中溶質(zhì)的濃度。在測(cè)定過程中，嚴(yán)格按照儀器的操作規(guī)程進(jìn)行操作，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。截留率（R）的計(jì)算公式如下：R=\left(1-\frac{C_f}{C_p}\right)\times100\%其中，R為截留率，%；C_p為進(jìn)料液中溶質(zhì)的濃度，單位為mg/L；C_f為透過液中溶質(zhì)的濃度，單位為mg/L。同樣，為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次，取平均值作為最終的截留率結(jié)果。對(duì)3次測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)，一般要求不超過平均值的5%。3.4.3抗污染性能測(cè)試納濾膜的抗污染性能是其在實(shí)際應(yīng)用中的關(guān)鍵性能之一，它直接影響膜的使用壽命和運(yùn)行成本。本實(shí)驗(yàn)通過模擬實(shí)際污染環(huán)境，對(duì)納濾膜的抗污染性能進(jìn)行評(píng)估，采用通量恢復(fù)率等指標(biāo)來量化膜的抗污染能力。實(shí)驗(yàn)選用牛血清白蛋白（BSA）和腐殖酸作為污染物，分別模擬蛋白質(zhì)污染和天然有機(jī)物污染。首先，配制濃度為1000mg/L的BSA溶液和腐殖酸溶液。將納濾膜安裝在膜組件中，用去離子水進(jìn)行預(yù)壓30min，使膜達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。調(diào)節(jié)壓力至0.6MPa，溫度控制在25℃，測(cè)量膜的初始純水通量（J_0），按照水通量測(cè)試的方法進(jìn)行測(cè)量，確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。將配制好的BSA溶液或腐殖酸溶液加入到料液罐中，開啟高壓泵，使溶液在壓力驅(qū)動(dòng)下通過納濾膜，進(jìn)行污染實(shí)驗(yàn)。在污染過程中，持續(xù)運(yùn)行3h，每隔30min記錄一次膜的通量（J_1）。污染實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將膜從膜組件中取出，用去離子水沖洗膜表面，去除表面附著的污染物。將沖洗后的膜重新安裝在膜組件中，用去離子水在相同的壓力和溫度條件下進(jìn)行沖洗30min，然后再次測(cè)量膜的純水通量（J_2）。通量恢復(fù)率（FRR）是衡量膜抗污染性能的重要指標(biāo)，其計(jì)算公式如下：FRR=\frac{J_2}{J_0}\times100\%其中，F(xiàn)RR為通量恢復(fù)率，%；J_0為膜的初始純水通量，單位為L/(m^2·h)；J_2為清洗后膜的純水通量，單位為L/(m^2·h)。除了通量恢復(fù)率，還可以通過比較污染前后膜的截留率變化來評(píng)估膜的抗污染性能。在污染實(shí)驗(yàn)前后，分別測(cè)定膜對(duì)特定溶質(zhì)的截留率，觀察截留率的變化情況。如果截留率在污染后下降幅度較小，說明膜的抗污染性能較好，能夠保持較好的分離性能。為了更全面地評(píng)估膜的抗污染性能，每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次，取平均值作為最終的通量恢復(fù)率和截留率變化結(jié)果。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，比較不同膜在相同污染條件下的抗污染性能，以及同一膜在不同污染條件下的抗污染性能，深入研究膜污染的可逆性和不可逆性，分析污染機(jī)理。3.4.4穩(wěn)定性測(cè)試納濾膜的穩(wěn)定性是其在實(shí)際應(yīng)用中持續(xù)發(fā)揮良好性能的重要保障，包括化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性等方面。本實(shí)驗(yàn)通過在不同條件下考察膜性能隨時(shí)間的變化情況，來全面測(cè)試納濾膜的穩(wěn)定性。在化學(xué)穩(wěn)定性測(cè)試方面，將納濾膜分別浸泡在不同pH值的溶液中，包括pH=2的鹽酸溶液、pH=7的去離子水和pH=12的氫氧化鈉溶液，浸泡時(shí)間為72h。在浸泡過程中，每隔24h取出膜，用去離子水沖洗干凈，然后按照水通量測(cè)試和截留率測(cè)試的方法，測(cè)量膜的水通量和對(duì)特定溶質(zhì)（如NaCl和BSA）的截留率。觀察膜在不同pH值溶液中浸泡后的性能變化，分析膜的化學(xué)穩(wěn)定性。如果膜在不同pH值溶液中浸泡后，水通量和截留率的變化較小，說明膜具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠在不同酸堿環(huán)境下保持穩(wěn)定的性能。在機(jī)械穩(wěn)定性測(cè)試方面，將納濾膜安裝在膜組件中，在一定的壓力（0.6MPa）和溫度（25℃）條件下，連續(xù)運(yùn)行100h。在運(yùn)行過程中，每隔10h測(cè)量一次膜的水通量和截留率，觀察膜性能隨時(shí)間的變化情況。同時(shí)，觀察膜在長期運(yùn)行過程中的外觀變化，如是否出現(xiàn)破損、變形等現(xiàn)象。如果膜在連續(xù)運(yùn)行過程中，水通量和截留率保持相對(duì)穩(wěn)定，且膜的外觀沒有明顯變化，說明膜具有較好的機(jī)械穩(wěn)定性，能夠承受一定的壓力和長時(shí)間的運(yùn)行。為了確保測(cè)試結(jié)果的可靠性，每組穩(wěn)定性測(cè)試實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次，取平均值作為最終的測(cè)試結(jié)果。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，繪制膜性能隨時(shí)間或pH值變化的曲線，直觀地展示膜的穩(wěn)定性情況。通過穩(wěn)定性測(cè)試，評(píng)估天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)納米復(fù)合納濾膜在實(shí)際應(yīng)用中的可行性和可靠性，為其進(jìn)一步的應(yīng)用提供依據(jù)。四、結(jié)果與討論4.1天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的表征結(jié)果4.1.1形貌與結(jié)構(gòu)分析通過透射電子顯微鏡（TEM）對(duì)天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的微觀形貌進(jìn)行觀察，結(jié)果如圖1所示。從圖中可以清晰地看到，所制備的碳量子點(diǎn)呈近似球形，分散性良好，無明顯團(tuán)聚現(xiàn)象。這表明在制備過程中，通過合理控制反應(yīng)條件，成功地抑制了碳量子點(diǎn)的團(tuán)聚，使其能夠以單分散的形式存在。對(duì)碳量子點(diǎn)的粒徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，測(cè)量100個(gè)以上的碳量子點(diǎn)粒徑，計(jì)算得到平均粒徑約為5.5nm，粒徑分布較為均勻，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.8nm。這種均勻的粒徑分布對(duì)于碳量子點(diǎn)在后續(xù)應(yīng)用中的性能穩(wěn)定性具有重要意義，能夠保證碳量子點(diǎn)在納濾膜制備過程中均勻地分散在聚合物基體中，從而有效地改善納濾膜的性能。圖1天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的TEM圖像高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）圖像進(jìn)一步揭示了碳量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特征，如圖2所示?？梢杂^察到碳量子點(diǎn)具有清晰的晶格條紋，晶格間距約為0.21nm，對(duì)應(yīng)于石墨碳的(100)晶面。這表明碳量子點(diǎn)具有一定的結(jié)晶性，其內(nèi)部碳原子以有序的方式排列，形成了穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)。晶格條紋的存在也證明了碳量子點(diǎn)的石墨化程度較高，這對(duì)于其物理化學(xué)性質(zhì)，如光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等，具有重要影響。高石墨化程度的碳量子點(diǎn)通常具有更好的導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性，能夠在納濾膜中發(fā)揮更優(yōu)異的作用。圖2天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的HRTEM圖像4.1.2表面化學(xué)性質(zhì)分析傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析是研究碳量子點(diǎn)表面官能團(tuán)的重要手段。圖3為天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的FT-IR光譜圖。在3400cm?1左右出現(xiàn)了明顯的寬峰，這是O-H和N-H的伸縮振動(dòng)吸收峰，表明碳量子點(diǎn)表面存在大量的羥基和氨基。羥基和氨基的存在賦予了碳量子點(diǎn)良好的親水性，使其能夠在水溶液中穩(wěn)定分散，同時(shí)也為碳量子點(diǎn)與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)提供了活性位點(diǎn)。在1720cm?1處出現(xiàn)了C=O的伸縮振動(dòng)吸收峰，說明存在羧基。羧基的存在不僅增加了碳量子點(diǎn)的親水性，還使其能夠與含有氨基的化合物發(fā)生縮合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)碳量子點(diǎn)的進(jìn)一步功能化修飾。在1630cm?1和1540cm?1處分別出現(xiàn)了C=C和N-H的彎曲振動(dòng)吸收峰，進(jìn)一步證實(shí)了天冬氨酸成功地功能化到了碳量子點(diǎn)表面。這些官能團(tuán)的存在使得碳量子點(diǎn)具有豐富的化學(xué)反應(yīng)活性，能夠在納濾膜制備過程中與聚合物分子發(fā)生相互作用，從而改善納濾膜的性能。圖3天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的FT-IR光譜圖X射線光電子能譜（XPS）分析用于確定碳量子點(diǎn)的元素組成和化學(xué)態(tài)。XPS全譜分析表明，碳量子點(diǎn)主要由C、O、N三種元素組成，其中C元素的含量為68.5%，O元素的含量為25.3%，N元素的含量為6.2%。對(duì)C1s、O1s和N1s進(jìn)行分峰擬合分析，結(jié)果如圖4所示。C1s譜圖中，284.6eV處的峰對(duì)應(yīng)C-C鍵，表明碳量子點(diǎn)中存在大量的碳-碳骨架；286.2eV處的峰對(duì)應(yīng)C-O鍵，說明碳量子點(diǎn)表面存在與氧原子相連的碳原子；288.5eV處的峰對(duì)應(yīng)C=O鍵，進(jìn)一步證實(shí)了FT-IR分析中羧基的存在。O1s譜圖中，531.5eV處的峰對(duì)應(yīng)C=O鍵，533.0eV處的峰對(duì)應(yīng)C-O鍵，與C1s譜圖的分析結(jié)果相互印證。N1s譜圖中，399.8eV處的峰對(duì)應(yīng)N-H鍵，401.2eV處的峰對(duì)應(yīng)C-N鍵，表明天冬氨酸中的氮原子成功地連接到了碳量子點(diǎn)表面。XPS分析結(jié)果進(jìn)一步確定了碳量子點(diǎn)表面的化學(xué)組成和官能團(tuán)的存在形式，為深入理解碳量子點(diǎn)的表面性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)活性提供了重要依據(jù)。圖4天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的XPS分峰擬合圖（a）C1s；（b）O1s；（c）N1s4.1.3光學(xué)性質(zhì)分析紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）用于研究碳量子點(diǎn)的光學(xué)吸收特性。圖5為天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的UV-Vis光譜圖。在260nm和330nm處出現(xiàn)了兩個(gè)明顯的吸收峰，260nm處的吸收峰歸因于C=C鍵的\pi\rightarrow\pi^*躍遷，表明碳量子點(diǎn)中存在共軛雙鍵結(jié)構(gòu)，這種共軛結(jié)構(gòu)對(duì)于碳量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)具有重要影響，能夠?qū)е码娮釉诠曹楏w系中的躍遷，從而產(chǎn)生特定的吸收峰。330nm處的吸收峰則是由于C=O鍵的n\rightarrow\pi^*躍遷，進(jìn)一步證實(shí)了碳量子點(diǎn)表面羧基的存在。這兩個(gè)吸收峰的存在表明碳量子點(diǎn)具有良好的光學(xué)性質(zhì)，能夠吸收特定波長的光，為其在熒光傳感、光催化等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。圖5天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的UV-Vis光譜圖熒光光譜分析是研究碳量子點(diǎn)光學(xué)性質(zhì)的另一個(gè)重要手段。圖6為天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)在不同激發(fā)波長下的熒光發(fā)射光譜。結(jié)果表明，碳量子點(diǎn)的熒光發(fā)射波長隨著激發(fā)波長的增加而發(fā)生紅移，且在激發(fā)波長為360nm時(shí)，熒光發(fā)射強(qiáng)度達(dá)到最大值，發(fā)射峰位于450nm處。這種熒光發(fā)射波長的激發(fā)波長依賴性是碳量子點(diǎn)的一個(gè)重要特征，其原因可能與碳量子點(diǎn)的表面狀態(tài)、尺寸分布以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。不同尺寸的碳量子點(diǎn)具有不同的能級(jí)結(jié)構(gòu)，當(dāng)激發(fā)波長變化時(shí)，能夠激發(fā)不同尺寸的碳量子點(diǎn)，從而導(dǎo)致熒光發(fā)射波長的變化。碳量子點(diǎn)表面的官能團(tuán)也會(huì)影響其熒光性質(zhì)，表面官能團(tuán)與碳量子點(diǎn)內(nèi)部的相互作用會(huì)改變其能級(jí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響熒光發(fā)射。天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)具有良好的熒光性能和激發(fā)波長依賴性，這使得其在生物成像、熒光傳感等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。圖6天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)在不同激發(fā)波長下的熒光發(fā)射光譜4.2納米復(fù)合納濾膜的結(jié)構(gòu)與形貌4.2.1膜表面與截面形貌通過掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)納米復(fù)合納濾膜的表面和截面形貌進(jìn)行了觀察，結(jié)果如圖7所示。從圖7a中可以看出，未添加碳量子點(diǎn)的納濾膜表面相對(duì)光滑，呈現(xiàn)出典型的聚酰胺分離層的致密結(jié)構(gòu)，沒有明顯的缺陷和孔洞。而添加了天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的納米復(fù)合納濾膜表面則出現(xiàn)了一些微小的顆粒，這些顆粒均勻地分布在膜表面，正是天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)。隨著碳量子點(diǎn)添加量的增加，膜表面的顆粒數(shù)量逐漸增多，當(dāng)碳量子點(diǎn)添加量為0.05wt%時(shí)，膜表面的顆粒分布更加密集，但仍然保持著較好的分散性，沒有出現(xiàn)明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象。這些碳量子點(diǎn)的存在改變了膜表面的微觀結(jié)構(gòu)，增加了膜表面的粗糙度，為水分子的傳輸提供了更多的通道，同時(shí)也可能影響膜對(duì)溶質(zhì)的截留性能。圖7納米復(fù)合納濾膜的SEM圖像（a）未添加碳量子點(diǎn)；（b）添加0.01wt%碳量子點(diǎn)；（c）添加0.03wt%碳量子點(diǎn)；（d）添加0.05wt%碳量子點(diǎn)圖7e-h為納米復(fù)合納濾膜的截面SEM圖像?？梢郧逦乜吹剑{濾膜由基膜和表面的聚酰胺分離層組成，基膜具有多孔結(jié)構(gòu)，為分離層提供了良好的支撐。聚酰胺分離層的厚度隨著碳量子點(diǎn)添加量的變化而有所不同。未添加碳量子點(diǎn)時(shí)，聚酰胺分離層的厚度約為50nm。當(dāng)添加0.01wt%碳量子點(diǎn)時(shí)，分離層厚度略有增加，達(dá)到約55nm。隨著碳量子點(diǎn)添加量進(jìn)一步增加到0.03wt%和0.05wt%，分離層厚度分別增加到約60nm和65nm。這可能是由于碳量子點(diǎn)的加入影響了界面聚合反應(yīng)的進(jìn)程，使聚酰胺分子在碳量子點(diǎn)表面發(fā)生聚合，從而導(dǎo)致分離層厚度增加。分離層厚度的增加可能會(huì)對(duì)膜的性能產(chǎn)生一定的影響，一方面，較厚的分離層可能會(huì)增加溶質(zhì)的傳輸阻力，降低膜的通量；另一方面，分離層厚度的增加也可能會(huì)提高膜對(duì)溶質(zhì)的截留性能。在實(shí)際應(yīng)用中，需要綜合考慮膜的通量和截留率等性能指標(biāo)，選擇合適的碳量子點(diǎn)添加量，以獲得最佳的膜性能。4.2.2膜化學(xué)組成分析利用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）對(duì)納米復(fù)合納濾膜的化學(xué)組成進(jìn)行了分析，結(jié)果如圖8所示。在所有的膜樣品中，都出現(xiàn)了聚酰胺的特征吸收峰。在1650cm?1左右出現(xiàn)的強(qiáng)峰為C=O的伸縮振動(dòng)吸收峰，對(duì)應(yīng)聚酰胺分子中的酰胺羰基；在1550cm?1左右出現(xiàn)的峰為N-H的彎曲振動(dòng)吸收峰，這兩個(gè)峰的出現(xiàn)表明聚酰胺成功地在基膜表面形成了分離層。在添加了天冬氨酸功能化碳量子點(diǎn)的納米復(fù)合納濾膜中，還出現(xiàn)了一些與碳量子點(diǎn)相關(guān)的特征吸收峰。在3400cm?1左右出現(xiàn)的寬峰為O-H和N-H的伸縮振動(dòng)吸收峰，這與碳量子點(diǎn)表面的羥基和氨基相對(duì)應(yīng)，表明碳量子點(diǎn)成功地引入到了納濾膜中。在1720cm?1處出現(xiàn)的C=O伸縮振動(dòng)吸收峰，進(jìn)一步證實(shí)了碳量子點(diǎn)表面羧基的存在。隨著碳量子點(diǎn)添加量的增加，這些與碳量子點(diǎn)相關(guān)的吸收峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，說明碳量子點(diǎn)在膜中的含量