王婵
,
俞健
,
胡小娟
,
黄彦
新型炭材料
炭膜以其出色的气体分离性能和良好的稳定性受到广泛关注，但其制备难度大、渗透率低、强度差等缺点制约着工业化应用。将炭膜负载于多孔基体材料形成复合膜，是解决这些问题的有效方法之一，但也对基体材料(特别是其表面性能)提出了较高要求，其中，高效、低成本的基体表面修饰技术成为关键。综述紧密结合多孔材料负载型炭膜的特点，从材料选择、常规孔径测量、表面孔径分析、表面修饰工艺等方面对炭膜基体材料进行评述，并依次对炭膜前驱体材料、前驱体涂层、炭化、后处理等关键制备工艺环节进行了总结。
关键词:
复合炭膜
,
多孔基体
,
孔径分析
,
表面修饰
,
炭化
胡小娟
,
严文俊
,
丁维华
,
俞健
,
黄彦
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60636-6
以多孔A12O3陶瓷为基体材料,采用浸渍法担载NiO后用2B铅笔修饰NiO/Al2O3表面,通过化学镀法沉积约5μm厚的金属钯,还原后成功制得Pd/Pencil/Ni/A12O3膜.为进行对比,还制备了未担载镍的Pd/Pencil/Al2O3膜.膜的表面和断面形貌分别采用扫描电镜和金相显微镜观测,膜的透氢动力学通过H2/N2单气体法测试,并以成分为H2 77.8％,CO 5.2％,CO2 13.5％和CH4 3.5％的原料氢测定了膜的氢分离效果.结果表明,未载镍的Pd/Pencil/A12O3膜只具有氢分离作用,而Pd/Pencil/Ni/A12O3膜还可以有效地将钯膜泄漏的CO和CO2转化为甲烷,因而成为双功能型钯膜.这种双功能膜尤其适用于面向质子交换膜燃料电池(PEMFC)的氢气分离,既有效解决了PEMFC对氢燃料中CO格外敏感的难题,又提高了对钯膜缺陷的容忍度,因而延长了钯膜的使用寿命.
关键词:
钯膜
,
氢分离
,
一氧化碳甲烷化
,
双功能
,
镍催化剂
,
质子交换膜燃料电池
胡小娟
,
刘岚
,
罗远芳
,
贾德民
,
程梁
,
胡盛哲
材料研究学报
通过溶胶-凝胶法制备了二氧化硅(SiO2)溶胶,并以含氢硅油(PMHS)为改性剂,对SiO2粒子表面进行疏水化处理,然后在玻璃基片上提拉成膜和加热凝胶化,制备出超疏水PMHS-SiO2涂膜.通过接触角测定、红外光谱、透射电镜、扫描电镜、湿热老化等手段对涂膜的制备条件、结构与性能进行了研究.结果表明,在PMHS/SiO2质量比为1:1、改性时间为4 h、涂膜热处理温度170℃、热处理时间3h的条件下,可制得具有优良超疏水性的PMHS-SiO2涂膜,其水接触角可达163°,滚动角可低至3°-5°,且具有优异的耐湿热老化性能.对改性前后的SiO2溶胶和PMHS-SiO2涂膜的结构形态研究发现,PMHS与SiO2表面产生了化学结合,形成了PMHS-SiO2杂化交联材料;涂膜表面被疏水性PMHS包覆,同时较均匀地分布着许多粒径为50-400nm的微米-纳米双重粗糙度的微凸体,这是产生优异的超疏水性能的主要原因.
关键词:
无机非金属材料
,
功能材料
,
超疏水涂膜
,
溶胶-凝胶法
,
二氧化硅
,
含氢硅油
,
接触角
魏磊
,
俞健
,
胡小娟
,
黄彦
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2014.13334
以多孔不锈钢片为基体、以氧化铝粉体(平均粒径0.5μm)为膜材料,用三种工艺制备了Al2O3/不锈钢微滤膜.采用扫描电子显微镜和金相显微镜分别对样品表面和断面形貌进行了表征,用毛细流动法测定了Al2O3/不锈钢膜的孔径分布,并通过超声震荡法考察了膜的附着力.研究表明,在基体与氧化铝涂层间预洗引入一层不锈钢细粉作为过渡层再进行共烧结,有效地解决了Al2O3膜层易于剥落的问题,并成功制备了Al2O3/不锈钢复合微滤膜,膜厚为40～50 μm.该不锈钢粉末过渡层不仅可以修饰基体表面,还能够缓冲Al2O3层在热处理过程中产生的热膨胀和烧结收缩应力,并对Al2O3层和不锈钢基体产生粘结作用,提高了膜的附着力.本工作所采用的共烧结法既简化了制备工艺,又节约了能源.共烧结温度是影响膜附着力与孔径分布的关键因素,经1100、1150、1200和1250℃共烧结,所制备的Al2O3/不锈钢膜平均孔径为0.2、0.3、0.5和3.9 μm,其纯水通量分别为3.8、4.1、6.9和20.5 m3/(m2·h·bar).
关键词:
Al2O3/不锈钢微滤膜
,
烧结应力
,
过渡层
,
共烧结
