有机-无机复合SiO2膜的制备及水蒸气稳定性能研究

以1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷为前驱体,通过溶胶-凝胶法合成出稳定的纳米复合SiO2溶胶,采用浸浆法在具有γ-Al2O3/α-Al2O3结构的片状载体上涂膜,然后在N2气氛下烧成得到完整无缺陷的有机-无机复合SiO2膜.以TG/DSC、BET和气体渗透性能测试等手段对复合SiO2膜及粉体进行了表征.该膜对小分子气体(He、CO2、O2、N2、CH4和SF6)的分离表现出分子筛分效应,对He的渗透通量为(1.0～3.5)×10-7mol/(m2·s·Pa)(200℃,0.3MPa).500℃烧成的膜对He/CO2的理想分离因子为47,远远高于Knudsen扩散时He/CO2的理想分离因子(3.3).详细考察了烧成温度对膜水热稳定性的影响.结果表明:在450、500和550℃三个温度下烧成的膜水蒸气稳定条件(分压)分别为200、500和1000kPa。

聚丙烯酸酯/纳米SiO_2有机-无机复合压敏胶乳液的制备

采用原位乳液聚合法成功制备了高性能的聚丙烯酸酯/纳米SiO2有机-无机复合压敏胶乳液。结果表明:纳米粒子能有效地被分散到纳米量级并以此量级与原位生成的聚丙烯酸酯复合,纳米粒子的引入能同时提高乳液的内聚力和剥离强度,可制得初粘力>20#球、持粘力>100 h、180°剥离强度达到11 N/25 mm以上的高性能乳液型压敏胶。700 L釜进行的放大性实验无残渣或凝胶生成,性能也与小试结果一致。

表面修饰的有机-无机杂化微孔SiO_2膜的制备及氢气分离性能

采用苯基三乙氧基硅烷(PTES)和1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了苯基修饰的有机-无机杂化SiO2膜材料.通过N2吸附、视频光学接触角测量、热重分析和红外光谱对膜材料的孔结构和疏水性能进行了表征,并深入研究了膜材料的氢气渗透和分离性能.结果表明,修饰后的膜材料具有微孔结构,孔径集中分布在0.4～0.6 nm.在温度为40℃,湿度为70%～80%的水热环境下陈化30 d后,膜材料仍保持微孔结构.苯基修饰后膜材料具有疏水性,当n(PTES)/n(BTESE)=0.6时,膜材料对水的接触角达到(125±0.4)°.氢气在膜材料中的输运遵循活化扩散机理,300℃时,膜材料的H2渗透率达到8.71×10-7mol.m-2.Pa-1.s-1,H2/CO2的理想分离系数达到5.53.

聚酰亚胺/TiO_2有机-无机纳米复合膜材料的合成与表征

以钛酸丁酯作前驱物,NMP为共溶剂,在可溶性聚酰亚胺PI(HQDPA-DMMDA)中通过溶胶-凝胶法制备出高TiO2含量的PI/TiO2有机-无机纳米复合膜材料。TiO2的实际含量高达35.5%时仍能成膜,低于27.2%时为透明浅黄色纳米复合膜。并通过XPS、WAXD、TG、DSC等手段对复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明,在TiO2含量为27.2%时,PI/TiO2复合材料中TiO2的平均颗粒尺寸为35nm左右;热分解温度和玻璃化转变温度明显升高;复合材料力学性能良好。

聚砜/纳米TiO_2有机-无机复合超滤膜及其性能

用阴离子表面活性剂改性的纳米TiO2,加入到聚砜铸膜液中,采用相转化法制备了纳米TiO2分散均匀的聚砜/TiO2复合超滤膜。通过测定纯水通量、对牛血清蛋白的截留率、水接触角、黏度、抗污染性、机械强度及处理模拟含油乳化废水等实验,研究了不同TiO2加入量对膜的超滤性能和力学性能的影响。结果表明,当纳米TiO2的加入量为2%时,膜的性能得到了明显的改善,纯水通量提高了69%,同时膜的抗压强度和断裂强度也分别提高了50%和26.7%,并且膜的亲水性也明显增强,水接触角由72.1°降低到41.4°,膜的抗污染性明显增强,对含油乳化废水实验中,实现了出油率和渗透通量同时提高。但进一步增加TiO2的浓度(3%以上)膜的机械强度、亲水性和超滤性能反而下降。因此在聚砜膜中适量地添加纳米TiO2粒子,可明显改善膜的亲水性和力学性能,提高膜的通量,增强膜的抗污染能力,从而拓宽了膜的应用领域。

溶胶-凝胶法制备SiO_2/ZrO_2无机复合膜的研究

以硅酸乙酯和氧氯化锆为先驱体,用乙醇为溶剂,采用溶胶——凝胶法于室温下在Al2O3基体上制备了ZrO2/SiO2无机复合膜.重点考察了涂膜温度、ZrOCl2摩尔百分含量、溶胶浓度及添加剂对膜性能的影响.结果表明:在较高的温度下涂膜可以提高膜的性能;ZrOCl2的存在对渗透比的影响不大,但能够提高溶胶的交联度,从而提高制膜效率,同时也有利于渗透通量的提高;采用浓溶胶和稀溶胶结合的方式涂膜不但可以提高制膜效率,还可以提高膜的性能.添加剂TEABr能够均化膜孔径,提高膜的性能.

无机-有机复合材料沸石@聚丙烯酰胺的制备及对Pb^(2+)的吸附研究

重金属污染会引起严峻的环境问题。因此,必须对重金属离子进行测定,但由于重金属离子的含量低并受基体效应影响,检测前需要先将其分离富集。利用一锅法制备沸石@聚丙烯酰胺复合材料,将其作为分离富集材料,结合火焰原子吸收光谱仪,研究对Pb^(2+)的吸附性能。为了得到最佳的吸附性能,对制备条件中的沸石用量进行了优化,并对优化后的复合材料进行了扫描电镜、热重分析和比表面积表征。利用单一变量法,对固相萃取条件中的溶液pH值和振荡时间进行了优化。研究了复合材料在吸附Pb^(2+)过程中的动力学模型、等温线模型和热力学参数。结果表明:在沸石用量为333 mg/g,溶液pH值为5和振荡时间为80 min时,复合材料的吸附效率最佳;沸石@聚丙烯酰胺复合材料吸附Pb^(2+)的过程符合二级动力学和Freundlich模型,且在298.15 K时,热力学参数ΔH=15614.18 J/mol、ΔS=65.2 J/(mol·K)、ΔG=-1878.059 J/mol,是一个吸热且熵增的自发过程;此外,复合材料经过连续三次吸附和解吸实验,对Pb^(2+)的吸附量基本不变,且解吸率保持在89.7%以上,说明沸石@聚丙烯酰胺复合材料具有较好的再生性能。

光敏性ZrO_2-SiO_2有机-无机杂化光学薄膜

以锆和硅的醇盐为原料,合成了平面波导用紫外光敏性ZrO2-SiO2有机-无机杂化溶胶-凝胶光学材料,用旋涂法在单晶硅片上制备了其光学薄膜。用棱镜耦合仪、FTIR红外光谱仪和原子力显微镜(AFM)等测试了薄膜的厚度和折射率、结构基团和薄膜表面粗糙度,并用棱镜耦合法测试了其平板型光波导的光传输损耗。结果表明:该杂化材料可用于制备厚达约20μm、折射率在1.45～1.50间可调、表面粗糙度小(约0.2nm)的均匀光学薄膜;以这些杂化薄膜为导光层和衬底层的平板型光波导的光传输损耗小于1dB/cm。

基于P_2O_5/SiO_2与磺化聚醚醚酮合成的无机/有机复合质子交换膜

采用溶胶-凝胶法制备P2O5/SiO2溶胶与P2O5/SiO2粉末,之后分别与磺化聚醚醚酮(SPEEK)复合,制得无机/有机复合质子交换膜并研究了两种膜的形貌、力学性能以及质子电导率。与纯SPEEK膜相比,P2O5/SiO2无机成分的引入能显著改善复合膜的质子导电性能。同时,P2O5/SiO2的不同引入方式导致复合膜具有不同的结构,进而引起复合膜力学性能与质子导电性能上的差异。在所制备的无机/有机复合膜中,含有40%P2O5/SiO2(质量分数)粉末的复合膜的质子电导率达到1.6×10-2 S/cm,其所组装的单电池的开路电压为0.95V,峰值功率密度达到446mW/cm2。

SiO_2-ZrO_2复合无机膜的制备研究

用溶胶-凝胶法在Al2O3基体上制备了SiO2-ZrO2复合无机膜,其中以正硅酸四乙酯(TEOS)、氧氯化锆(ZrOCl2.8H2O)和水为原料,乙醇(EtOH)为溶剂,盐酸(HCl)为催化剂,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为添加剂。考察了提拉速度、溶胶浓度、涂膜方式以及DMF对膜性能的影响。结果表明,采用6 cm/min的提拉速度可以得到较好的涂层;采用稀溶胶虽然涂膜周期较长,但膜的综合性能较好;此外采用浓稀交替的涂膜方式也可以提高膜性能,添加DMF能够均化膜孔径,同样有助于膜性能的提高。

基于胺基改性纳米SiO_(2)的有机-无机杂化纳滤膜制备与性能

以聚醚砜纳滤膜为基膜,采用胺基改性纳米SiO_(2)掺杂树状聚酰胺-胺(PAMAM)作为水相改性剂制备了一类有机-无机复合纳滤膜。通过条件优化实验确定较佳界面聚合条件为有机相单体w(均苯三甲酰氯)=0.5%、w(PAMAM)=0.3%、w(SiO_(2))=0.3%、处理时间90 s、处理温度80℃。在该条件下,纳滤膜对无机盐的截留率为67.3%、通量为31.3 L/(m^(2)·h),对模拟污水的分离性能优于采用未改性纳米SiO_(2)制备的有机-无机复合纳滤膜。制备的纳滤膜对4种模拟矿化污水的截留顺序为Na_(2)SO_(4)>KCl>CaCl_(2)>MgCl_(2)。

一种新型亲水性有机-无机渗透蒸发分离膜——聚丙烯酰胺复合膜的制备

将纳米二氧化硅微孔膜用 γ-(甲基丙烯酰氧基 )丙基三甲氧基硅烷处理 ,再通过自由基聚合接枝丙烯酰胺单体制备出一种新型的亲水性有机 -无机复合膜 .用 TGA测定了单体在二氧化硅粉末上的接枝率 ;用SEM和 AFM观察了接枝反应前后膜表面形态的变化 ;系统研究了接枝单体浓度对膜的渗透蒸发分离性能的影响 .结果表明 ,这种膜用于醇水和丙烯酸水溶液的分离有很好的选择性和渗透性 ;在丙烯酰胺质量分数为 3 %的溶液中接枝的膜有较好的分离性 ;溶液浓度和操作温度对膜渗透性的影响非常特殊 .

气-液界面非担载SiO_2无机膜的仿生制备

利用有机大分子ＣＴＡＢ的自组装体为模板来调制正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）的水解缩聚，于气－液界面上制备出非担载的ＳｉＯ２无机膜．对取膜时间进行了选择，考察了仿生制备ＳｉＯ２膜过程中物料配比对成膜质量的影响，对其进行了优化。由ＣＴＡＢ极性头基排列而成的六边形区域聚集于溶液表面，ＴＥＯＳ在其内部的水解缩聚及随后的层层复制过程形成了仿生合成膜的空间网络结构．

溶胶-凝胶法制备铝合金耐蚀有机-无机杂化SiO2涂层及其性能研究

为提高铝合金的耐蚀性能,采用溶胶-凝胶(sol-gel)法在2024铝合金表面制备了纯SiO2和KH570有机-无机杂化SiO2涂层,通过差热分析(DTA)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和粘结法对2种涂层的热稳定性、表面形貌、物相结构及结合力进行研究分析,并经电化学测量仪及浸泡试验测试了涂层的耐蚀性能。结果表明:KH570有机-无机杂化SiO2涂层更致密均匀,颗粒直径更小,与基体结合良好。相比较而言,KH570有机-无机杂化SiO2涂层的耐蚀性能更佳。

无机-有机复合膜应用的研究进展

介绍了近年来发展较快的无机 -有机复合膜的研究情况 ,对其应用领域进行了综述 ,并对将来的发展方向提出了一些看法 .

有机-无机杂化纳米复合材料PMMA/TiO_2的制备及性能研究

本文对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和纳米TiO2复合材料的制备工艺与光学性质进行了研究。利用XRD、SEM、红外光谱、紫外可见光谱、热重等对纳米颗粒及复合材料进行了表征。结果表明:TiO2纳米颗粒经偶联处理后结构没有明显变化,其红外特征峰均发生了红移,PMMA热分解温度随TiO2加入量增大而提高,PMMA/TiO2纳米复合材料在可见光区透过率随TiO2加入量增大而迅速降低。

有机-无机复合交联凝胶防CO_(2)气窜体系评价研究

针对非均质CO_(2)气驱油藏存在的气窜问题,研制出一种以聚丙烯酰胺为基液、M型无机交联剂(Cr^(3+)无机类)和K型有机交联剂(酚醛树脂有机类)复合使用的SDC-1型防CO_(2)气窜体系。在温度为115℃、矿化度2×10^(4)mg/L的实验条件下,该体系具有良好的防止CO_(2)气窜效果。结果表明,有机-无机复合交联体系较传统单一交联剂体系具有更高的强度及热稳定性。该体系的弹性模量G’主要受M型无机交联剂加剂量影响,其微观结构具有无机交联凝胶体系的强树状结构及有机交联体系的球状结构,兼具2种体系优点。在3种不同渗透率人造岩心中,SDC-1型防CO_(2)气窜体系可以有效降低CO_(2)气窜,封堵率均在95%以上,突破压力梯度最高达12.3 MPa/m。

无机-有机复合膜的制备技术进展

介绍了近年来发展较快的无机-有机复合膜的研究情况,结合国内外近年来发表的相关论文;对其制备技术进行了综述.

超声波制备纳米SiO2-马铃薯淀粉复合膜性能优化及结构表征

为提高纳米SiO2在马铃薯淀粉膜中的分散性以增强纳米复合膜的包装保鲜性能,通过2次超声波处理制备纳米SiO2-马铃薯淀粉复合膜,以马铃薯淀粉用量、甘油用量、纳米SiO2用量为考察因素,对纳米复合膜的性能进行正交试验优化,对其进行微观结构表征,以及对采后双孢蘑菇进行包装保鲜实验。结果表明,超声波使纳米SiO2较均匀地分散在马铃薯淀粉膜中,且适合超声波合成纳米复合膜的最佳膜液配比为马铃薯淀粉用量3.5 g/100 mL、甘油用量3 g/100 mL、纳米SiO2用量0.3 g/100 mL。X-射线衍射光谱与傅里叶变换红外光谱分析证实超声波合成法使纳米SiO2与马铃薯淀粉分子间形成较强的氢键;紫外光谱分析表明超声波合成的纳米复合膜具有较好的抗紫外光作用。此外,超声波合成的纳米复合膜包装保鲜性能得到增强,其透水率、透氧率、水溶性较普通合成的纳米复合膜分别降低了30.22%、71.16%、39.61%,拉伸强度提高了17.82%,可较好地控制双孢蘑菇贮藏过程中活性氧的代谢,延长其货架期。

杂多酸掺杂PAN-SiO_2复合质子交换膜的研究

采用溶胶-凝胶法制备了杂多酸掺杂聚丙烯腈-二氧化硅（PAN-SiO2）复合质子交换膜，并研究了其质子导电性能、保水能力和抗化学氧化性能．研究结果表明，该有机／无机复合质子交换膜的室温质子电导率为10^-6 S．ctn^-1左右，SiO2和杂多酸的加入使得该复合膜可以在较高温度下使用，而且随着温度的升高质子电导率可提高1～2个数量级，在140℃的中温工作条件下质子电导率则可达10^-4 S·cm^-1．同时SiO2和杂多酸的加入能有效提高中温条件下该复合膜的保水率．与纯聚合物相比，复合膜的抗化学氧化能力显著提高．