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气体分离炭膜的结构设计、制备及功能化

李琳1 , 王同华1 , 曹义鸣2 , 邱介山1

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00449

气体渗透性低、机械强度差是炭膜产业化道路上的两大难题.研究发现，根源在于炭膜的蠕虫状孔道结构与均质炭膜的特有性质.为了解决炭膜渗透性低的问题，通过选择适宜的聚合物前驱体的分子结构与空间构型结合填充纳米粒子为功能基团等手段，实现对炭膜蠕虫状孔结构有效地调控与重新构建.在保证高选择性的条件下，不仅使炭膜的气体渗透性能提高了2个数量级以上，而且还使炭膜对某些气体具有较高分离选择性的功能化效果.为了改善炭膜的机械强度，将自主研发的廉价煤基炭膜支撑体与前驱体相复合，采用简单的制膜工艺，制备得到复合性能好、气体分离性能高的复合炭膜.

关键词: 炭膜 , functionalization , gas separation , composite carbon membrane

氰基功能化介孔二氧化硅的制备与表征

郭风 , 朱桂茹 , 高从堦

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.00134

以2-氰乙基三乙氧基硅烷(CTES)和正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物(P123)为模板剂, 采用共缩聚法在酸性条件下合成了氰基功能化的介孔二氧化硅. 通过XRD、SEM、氮气吸附-脱附、FT-IR和元素分析等技术对样品的结构、形貌、孔性质和官能团等进行了表征. 研究结果表明, 硅源的混合方式对氰基的引入量和分布有一定影响, 其中以直接混合方式所得样品中基团含量最高, 其分布也最均匀. 另外, 随着氰基引入量的增加, 样品的形貌与孔结构略有变化. 当CTES加入量超过20mol%时, 材料的介孔由圆柱形的直孔道向瓶颈型的孔道结构发生转变. 同时随着材料中氰基含量增大, 样品的孔容由0.70 cm³/g降到0.22 cm³/g、表面积从666 m²/g降到312 m²/g, 孔径由4.2 nm减小到2.7 nm, 表明氰基分子占据了部分孔道空间.  

关键词: 介孔材料 , silica , functionalization , cyano

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