有机-无机杂化纳滤膜的制备研究进展

作为一种新型纳滤膜,有机-无机杂化纳滤膜结合了传统有机纳滤膜和无机纳滤膜的优点,具有良好的物化稳定性和优异的分离性能,引起了研究者的广泛关注。介绍了近年来有机-无机杂化纳滤膜的原料、制备方法及产品分离性能,展望了这种新型纳滤膜的应用前景。

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)。

F127反相微乳液中纳米AgCl粒子的可控合成和AgCl/F127-PMMA有机/无机杂化膜的研究

在大分子F127为表面活性剂的反相微乳液体系中,合成AgCl纳米粒子。然后通过聚合制备AgCl/F127-PMMA有机/无机杂化膜,用于苯/环己烷混合物的渗透汽化分离。利用电导率仪、紫外可见光谱及透射电镜研究微乳液的增溶水量(ω)对微乳液结构、胶束中AgCl粒子的生成和形貌的影响。结果表明:合成的AgCl粒子粒径小于10 nm;增加微乳液的ω,生成的AgCl粒子变大。聚合后制备的AgCl/F127-PMMA有机/无机杂化膜中,AgCl粒子能保持较好的分散性。50wt%苯/环己烷混合物的渗透汽化结果表明,在合适的ω下,所制备的AgCl/F127-PMMA有机/无机杂化膜能克服常规高分子膜的trade-off现象,表现出较好的分离性能。

功能性有机/无机杂化纳滤膜的研究进展

有机高分子与无机纳米材料之间的有效复合,已被广泛应用于功能性有机/无机杂化复合纳滤膜的制备.本文根据有机/无机杂化复合纳滤膜的性能进行分类,重点论述了抗污染、抗氧化、耐有机溶剂、耐酸碱、耐高压和多功能性有机/无机杂化复合纳滤膜的最新研究进展.提出了目前研究中存在的一些问题,并对其未来发展做了简要建议.

反相微乳液中AgCl纳米粒子的可控合成与AgCl/GMA-MMA-AMPS共聚物有机-无机杂化膜的研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）为表面活性剂,在甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）混合物为油相的反相微乳液体系中合成了AgCl纳米粒子,然后通过微乳液聚合制备了AgCl/GMA-MMA-AMPS共聚物有机-无机杂化膜,并用于苯/环己烷混合物的渗透气化分离.利用紫外-可见光谱及透射电子显微镜研究了微乳液中表面活性剂浓度（cAMPS）及水相中盐浓度（cNaCl,cAgNO3）对AgCl纳米粒子的形成及形貌的影响;通过扫描电子显微镜观察了AgCl纳米粒子在杂化膜中的分布情况.结果表明,合成的AgCl纳米粒子近似球状,粒径在20-30 nm之间;增大cAMPS和cNaCl,cAgNO3均导致AgCl纳米粒子粒径减小,粒子数增多;制备的AgCl/GMA-MMA-AMPS共聚物有机-无机杂化膜中AgCl纳米粒子保持了较好的分散性.质量分数为50%的苯/环己烷混合物的渗透气化结果表明,在适宜的表面活性剂浓度和水相中一定盐浓度下,所制备的AgCl/GMA-MMA-AMPS共聚物有机-无机杂化膜能克服常规高分子膜的trade-off现象,表现出较好的苯/环己烷混合物渗透气化分离性能.

纳米材料用于改性水处理中的有机-无机杂化膜的研究进展

通过将亲水性的纳米粒子加入有机高分子膜的制备中得到的有机-无机杂化膜结合了无机膜和有机膜的优点,成为膜技术领域的研究热点之一。在制膜过程中引入的纳米粒子主要包括ZrO_2、TiO_2、Al2O3、SiO_2、石墨烯等,主要通过3种不同方法:无机纳米颗粒可直接加入铸膜液、复合纳米粒子改性、纳米粒子前驱体改性制备有机-无机杂化膜。从理论与应用两个角度对有机-无机杂化膜在提高物理和化学稳定性、分离性能,膜亲水性以及抗污染性能等方面进行了阐述,归纳了有机-无机杂化膜在水处理领域的应用效果以及最新研究进展,并针对杂化膜研究提出了一些建议。

填充型有机-无机杂化分离膜研究进展

根据有机、无机组分间相互作用类型对有机-无机杂化膜进行了分类,重点论述了无机粒子填充型有机-无机杂化膜的最新研究进展,归纳了此类杂化膜的优异性能,总结了无机粒子的物理化学性能、含量、尺寸及其与聚合物的相容性等因素对此类杂化膜结构和性能的主要影响。最后提出了目前研究中存在的一些问题,并对其发展做出了简要的述评。

有机-无机杂化凝胶法合成YAG∶Ce^(3+)荧光粉的包膜及其稳定性

本文以金属硝酸盐为原料,柠檬酸为配位剂的有机-无机杂化凝胶法来合成掺杂三价铈离子的钇铝石榴石荧光粉,采用X-射线衍射法研究了杂化凝胶在煅烧过程中的相转变机制。结果表明:杂化凝胶在煅烧过程中可以通过两条途径形成Y3Al5O12(YAG)相:一是由无定形Y2O3和Al2O3直接向YAG相的一步相转变;二是由无定型Y2O3和Al2O3经由YAlO3(YAP)和γ-Al2O3向YAG相的两阶段相转变,在900℃得到结晶性好的纯YAG∶Ce3+荧光粉,其最大激发波长为459nm,最大发射峰波长为550nm;在荧光粉表面包覆氧化铝和氧化镧,将使荧光粉的荧光强度稍有降低,但对荧光粉的稳定性有很好的改进作用。

LY12铝合金表面有机-无机杂化膜的防腐性能研究

以乙烯基三甲氧基硅烷(VMS)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPMS)和γ-环氧丙基醚基三甲氧基硅烷(GPMS)三种硅烷偶联剂为前驱体,制备了正硅酸乙酯(TEOS)改性的有机-无机杂化膜。采用动电位极化曲线测试了膜层的防腐性能,考察了TEOS含量对其的影响。以腐蚀电流为指标,比较了三种体系杂化膜的防腐能力。利用盐雾试验和电子扫描照片研究了杂化膜耐长久腐蚀行为。结果表明,杂化膜的存在有效地抑制了腐蚀反应的发生,VMS和MPMS膜层可使腐蚀电流减小300多倍。当TEOS含量为15%～20%(质量分数,下同)时,膜层的腐蚀电流最小。比较而言,VMS-TEOS膜层的耐蚀能力最强,GPMS-TEOS膜层最差。VMS膜层和VMS+20%TEOS膜层耐盐雾腐蚀的能力最强,总体来说,杂化膜耐长久腐蚀的能力较差。

基于碳纳米管的有机-无机杂化膜研究进展

碳纳米管独特的结构和性质,使其在分离膜、纳米流体通道以及药物和其他分子输送系统等领域具有广泛的应用前景。结合自己的研究工作,对近年来碳纳米管在气体分离、反渗透海水淡化、渗透汽化、超滤等有机-无机分离膜方面的研究进行评述,并对目前研究中存在的问题和今后的的研发方向进行了探讨。

十七氟癸基修饰的有机-无机杂化二氧化硅膜材料的制备及气体分离性能

以十七氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)和1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了十七氟癸基修饰的SiO2溶胶,采用浸渍提拉法在γ-Al2O3/α-Al2O3多孔陶瓷支撑体上涂膜,然后在N2气氛保护下烧结成完整无缺陷的有机-无机杂化SiO2膜.利用扫描电子显微镜对膜材料的形貌进行观察,通过动态光散射技术对溶胶粒径及分布进行测试,利用视频光学接触角测量仪、红外光谱仪和热分析仪表征了十七氟癸基修饰对有机-无机杂化SiO2膜疏水性的影响.结果表明,十七氟癸基已经成功修饰到SiO2膜材料中,且随着PFDTES加入量的增大,溶胶粒径和膜材料对水的接触角不断增大.当n(PFDTES)∶n(BTESE)=0.25∶1时,溶胶粒径分布较窄,平均粒径为3.69 nm,膜材料对水的接触角为(112.0±0.4)°.在修饰后的有机-无机杂化SiO2膜中H2的输运遵循微孔扩散机理,在300℃时,H2的渗透率达到5.99×10-7mol.m-2.Pa-1.s-1,H2/CO和H2/CO2的理想分离系数分别达到9.54和5.20,均高于Knudsen扩散的理想分离因子,表明膜材料具有良好的分子筛分效应.

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.

溶胶-凝胶法制备硅系有机-无机杂化分离膜

以 α-Al2 O3 多孔陶瓷片为载体 ,用溶胶 -凝胶法制备有机 -无机杂化分离膜 .通过考察前驱物的组成及杂化溶胶的合成条件对制膜工艺过程的影响 ,得到了制备有机 -无机杂化分离膜的各种适宜性参数 .红外光谱 (FTIR)分析结果表明 ,杂化溶胶的性能不仅决定分离膜的性能 ,而且对膜热处理过程中的龟裂有很大影响 .膜层的厚度为 1～ 2 μm;在膜两侧压差为 0 .1 0 MPa、n(PTMOS) /n(TEOS) =1 .1 6时 ,膜对 O2 /N2 ,CO2 /N2 和 CO2 /O2 的分离因子分别为 2 .3 0 ,4 .3 1和 1 .1 7,渗透系数为 75.81× 1 0 -17,75.2 8× 1 0 -17和72 .78× 1 0 -17m3 (STP)· m/(m2 · s· Pa) .

有机-无机杂化材料膜制备生物传感器用于在线生化需氧量的测定

用溶胶凝胶与接枝共聚物组成的有机无机杂化材料固定皮状丝孢酵母制备BOD生物传感器,在研制的在线BOD监测仪上考察其性能。结果表明,该传感器线性高达85.0mg/LBOD,稳定性良好、使用寿命长,可连续使用90d以上,保存14个月后仍可保持70%以上的活性。本方法用于实际样品分析,得到了与传统的5d法较一致的结果,可用于污水的在线监测。

有机-无机杂化复合膜的研究进展

有机-无机杂化复合膜结合了有机复合膜和无机材料的优良性能,已成为分离膜领域的一个研究热点。本文以有机无机杂化复合膜的结构对其进行分类,综述了组分间以化学键相结合的有机-无机杂化复合膜的研究现状,归纳了有机-无机杂化复合膜的制备技术、优越性以及最新的研究进展,并针对杂化复合膜研究中现存的不足和今后研究的发展,提出了一些建议。

有机-无机杂化膜的研究进展

有机-无机杂化膜结合了传统有机膜与无机膜的优良性能,已成为膜领域的研究热点之一。本文综述了有机-无机杂化膜的研究现状,归纳了有机-无机杂化膜的分类、制备技术、应用及其优越性,并针对现存的问题及今后的研究发展提出了一些建议。

VMS有机-无机杂化膜的制备及其防腐性能研究

以乙烯基三甲氧基硅烷(VMS)为前驱体,采用浸涂法在LY12铝合金表面制备了有机-无机杂化防腐保护膜.分别考察了涂膜次数、固化剂用量和溶剂用量对膜层防腐性能的影响,成膜的最佳工艺条件为:固化剂过氧化苯甲酰(BPO)的加入量为凝胶量的2%(质量分数);凝胶质量与溶剂质量的比为0.17;涂膜四次.利用动电位极化曲线、盐雾实验和盐水浸泡实验评价了膜层的耐腐蚀性能.结果表明,乙烯基三甲氧基硅烷(VMS)膜层可使腐蚀电流减小到原来的1/300左右,同时也使得试片耐长久腐蚀的能力显著增强.

直接甲醇燃料电池用有机-无机杂化质子交换膜研究进展

介绍了直接甲醇燃料电池用有机-无机杂化质子交换膜的研究目的和意义,综述了杂化膜的种类、制备方法、结构与性能和质子传输机理,展望了杂化膜的研究方向。

骨架修饰有机-无机杂化二氧化硅膜的研究进展

综述了骨架修饰的有机-无机杂化二氧化硅膜的制备及其在气体分离和渗透汽化方面的应用。在-Si-O-Si-骨架结构中引入有机基团形成有机-无机杂化的二氧化硅膜,提高了膜材料的孔径可调控性和水热稳定性。分析了采用不同有机基团修饰对膜材料性能的影响,综述了近年来这类膜材料在气体分离和渗透汽化方面的应用。

有机-无机杂化材料制备质子交换膜的研究进展

综述了近年来采用有机 -无机杂化材料制备质子交换膜的研究进展 ,重点介绍了由掺入了质子导电单元或经过磺化的有机 -无机杂化材料制得的质子交换膜及由带磺酸基的有机硅通过溶胶 -凝胶工艺制备的有机 -无机杂化质子材料制得的交换膜 。