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(wú)機(jī)—有機(jī)雜化荷電膜包括無(wú)機(jī)—有機(jī)荷正電雜化膜、含有羧基的雜化兩性離子膜、同時(shí)含有磺酸基和羧基的雜化兩性離子膜、雜化前驅(qū)體的分子結(jié)構(gòu)對(duì)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(duì)離子交換荷電膜作簡(jiǎn)要介紹，然后重點(diǎn)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(shù)方案等。第二章介紹了由硅鈦偶聯(lián)劑的醇解和胺化過(guò)程制備荷正電雜化膜。方法是：選擇含

2、有環(huán)氧基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑與鈦醇鹽在非水條件下進(jìn)行sol-gel反應(yīng)，然后讓環(huán)氧開(kāi)環(huán)即可得到荷正電雜化膜?？疾炝藷崽幚頊囟群外伜繉?duì)膜性能的影響。結(jié)果表明：對(duì)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(kāi)環(huán)，并能夠提高膜的熱穩(wěn)定性和IECs值；但是過(guò)高的鈦含量將要降低Si-O-Ti鍵的穩(wěn)定性，導(dǎo)致膜開(kāi)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(jìn)行反應(yīng)得到聚

3、合物前驅(qū)體，它再與γ-BL反應(yīng)，然后進(jìn)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(yàn)對(duì)膜性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：γ-BL含量增加，雜化前驅(qū)體中離子對(duì)數(shù)量也增加。其IEP為pH6.68-8.20；其陽(yáng)離子基團(tuán)的表觀含量為(2-8.0)×10-5mol/g，陰離子基團(tuán)的表觀含量為(1.1-2.1)×10-4mol/g。溶液的pH值對(duì)含水率的影響較大，說(shuō)明這些膜的兩性特征

4、。這些現(xiàn)象可以用TaniokaA.等人推導(dǎo)的弱兩性膜的理論模型來(lái)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(shí)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(duì)膜性能的影響。結(jié)果表明：涂膜一次到三次時(shí)，AIEC，CIECtotal和CIECsulf分別為0.017-0.12，0.1-0.53，0.029-0.14mmo1·g-1；同

5、時(shí)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(kù)侖排斥、離子交換基團(tuán)傳質(zhì)速度的變化來(lái)解釋。SEM照片顯示熱處理溫度能影響膜的微結(jié)構(gòu)。 第五章介紹了雜化前驅(qū)體的分子結(jié)構(gòu)對(duì)兩性離子膜性能的影響。在醇溶液中，通過(guò)兩種硅烷偶聯(lián)劑之間的偶聯(lián)，然后再與BL反應(yīng)在雜化前驅(qū)體上生成離子對(duì)，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(qū)體的分子結(jié)構(gòu)對(duì)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(yīng)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(jī)溶液中的膜電位。結(jié)果表明：四種膜的陰陽(yáng)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(shí)IECs值隨著鈦含量和涂膜次數(shù)的增加而增加。涂膜一次時(shí)，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(shí)，IEPs處于