新型荷電雜化（鑲嵌）膜（材料）的制備與表征.pdf

1、本論文主要介紹了新穎的無機—有機雜化荷電膜包括無機—有機荷正電雜化膜、含有羧基的雜化兩性離子膜、同時含有磺酸基和羧基的雜化兩性離子膜、雜化前驅體的分子結構對兩性離子膜性能的影響以及雜化荷電鑲嵌膜的制備與表征等內(nèi)容。全文共分為七章。 第一章是緒論。首先對離子交換荷電膜作簡要介紹，然后重點介紹雜化荷電鑲嵌膜和雜化兩性離子膜；最后提出本研究的主要思路和技術方案等。第二章介紹了由硅鈦偶聯(lián)劑的醇解和胺化過程制備荷正電雜化膜。方法是：選擇含

2、有環(huán)氧基團的硅烷偶聯(lián)劑與鈦醇鹽在非水條件下進行sol-gel反應，然后讓環(huán)氧開環(huán)即可得到荷正電雜化膜?？疾炝藷崽幚頊囟群外伜繉δば阅艿挠绊?。結果表明：對于不同組成的涂膜液，IECs隨著熱處理溫度的升高而降低；鈦能夠加速環(huán)氧開環(huán)，并能夠提高膜的熱穩(wěn)定性和IECs值；但是過高的鈦含量將要降低Si-O-Ti鍵的穩(wěn)定性，導致膜開裂。 第三章介紹了含有羧基的雜化兩性離子膜的制備。即在非水條件下，由TMSPEDA與GPTMS進行反應得到聚

3、合物前驅體，它再與γ-BL反應，然后進行水解和聚合得到雜化兩性離子聚合物。由該聚合物再制備一系列含有羧基的雜化兩性離子膜，并用膜電位、含水率和壓差滲析試驗對膜性能進行了表征。結果表明：γ-BL含量增加，雜化前驅體中離子對數(shù)量也增加。其IEP為pH6.68-8.20；其陽離子基團的表觀含量為(2-8.0)×10-5mol/g，陰離子基團的表觀含量為(1.1-2.1)×10-4mol/g。溶液的pH值對含水率的影響較大，說明這些膜的兩性特征

4、。這些現(xiàn)象可以用TaniokaA.等人推導的弱兩性膜的理論模型來解釋。 第四章首先介紹了由巰基的氧化或苯環(huán)的磺化兩種方法制備同時含有磺酸基和羧基的雜化兩性離子共聚物的方法。然后利用巰基氧化的方法制備了含有磺酸基和羧基的雜化兩性離子膜，考察了熱處理溫度等因素對膜性能的影響。結果表明：涂膜一次到三次時，AIEC，CIECtotal和CIECsulf分別為0.017-0.12，0.1-0.53，0.029-0.14mmo1·g-1；同

5、時隨著熱處理溫度的升高，IECs值呈現(xiàn)不同的變化。這些現(xiàn)象可以用庫侖排斥、離子交換基團傳質(zhì)速度的變化來解釋。SEM照片顯示熱處理溫度能影響膜的微結構。 第五章介紹了雜化前驅體的分子結構對兩性離子膜性能的影響。在醇溶液中，通過兩種硅烷偶聯(lián)劑之間的偶聯(lián)，然后再與BL反應在雜化前驅體上生成離子對，制備了一系列新穎的雜化兩性離子膜。分別考察了雜化前驅體的分子結構對膜的熱穩(wěn)定性、純水通量和IECs等性能的影響。 第六章介紹了由硅鈦

6、偶聯(lián)法制備雜化荷電鑲嵌膜。由PAMTMS和鈦醇鹽的偶聯(lián)反應以及兩性離子化法制備了一系列新穎的雜化荷電鑲嵌膜，并研究了雜化荷電鑲嵌膜在有機溶液中的膜電位。結果表明：四種膜的陰陽離子交換容量分別為4.62×10-4-1.48×10-2meq·cm-2和(1.57-3.2)×10-2meq·cm-2，同時IECs值隨著鈦含量和涂膜次數(shù)的增加而增加。涂膜一次時，IEPs值為pH6-7.5，并且隨著鈦含量的增加而降低；但是涂膜兩次時，IEPs處于