探析仿生合成sio,2介孔分离膜的研究

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1、天津大学硕士学位论文仿生合成SiO<,2>介孔分离膜的研究姓名：朱丽申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王一平2002.1.1摘要利用表面活性剂的自组装体为模板制备介孔sio：无机膜是仿生领域内的新研究热点。采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为有机大分子，『F硅酸乙酯(TEOS)为无机前驱体，本文对利用仿生合成技术制备担载SiO，介孔分离膜的实验过程进行了研究。对生长于静止气．液界面的仿生SiO，薄膜进行了各种表征和分析，结果表明有机模板对无机晶体的成核与生长存在调制作用，模板的引用可～次性制备出最可几孔径1．8nm的非担载SiO，无机介孔薄膜。将有机模板技术引入传统

2、的溶胶一凝胶制膜方法，利用有机大分子自组装体的调控作用，通过溶胶化过程可方便的于A1：O，多jL载体上仿生制备具有空rBj网络孔结构的sio，介孔不对称分离膜，该膜顶层仍具有1．8rim的最可几孔径分布，具有良好的N，／心气体分离性能，并能用于分离醇．水共沸物系，是很有发展前景的新型无机分离膜。、』、、，7、’关键词：仿生合成有机模板sio；膜无机膜ABSTRACTBiomimeticsynthesizingmesoporoussilicainorganicmembraneusingsurfactantself-organizationastemplateiSnowbecom

3、ingthenewresearchtopicinthebiomimeticfield．Utilizingcetyltrimethylammoniumbromide(CTAB)asorganictemplateandtetraethyoxysilane(TEOS)asinorganicprecursor,preparationoffree—standingsilicafilmswasstudiedfirstly．Theoutcomesofvariouscharacterizationsandanalysisdemonstratedthatusingtemplatingroute

4、free．standingsilicamesoporousfilmsatthestaticair．waterinterfacehavingporediameterof1．8nmcouldbepreparedatoncetime．Applyingbiomimeticsynthesistechnologyintotraditionalsol—gelmembrane—synthesizingmethod，A1203-supportedsilicamesoporousmembranehaving3-Dporestructurecouldbepreparedusingthesolpro

5、cess．Themembranessynthesizedstillhadporediameterof1．8nmandsupportedmembraneshadas—symmetrystructure．Permeationanalysisshowedthattheas—symmetryinorganicmembranehadgoodgasseparationabilityandethanol—waterseparationability．Keywords：BiomimeticSynthesisOrganicTemplateSilicaMembraneInorganicMembr

6、ane天津人学坝l‘论义前南前言膜分离技术的成功开发被认为是上世纪分离科学领域中最能引起轰动的成就之一，它还被公认为是解决当代人类面临的环境污染、资源匮乏、能源危机等重大社会问题极有前景的技术之一。同传统分离过程相比，膜分离具有无相变、设备简单、操作方便、能耗低和无污染等优点，因而世界上许多国家将其列入本国的科技发展计划中。目前，世界膜系列产品的年销售额约30～70亿美元，年增长率高达14～30％。自60年代以来，膜分离技术得到了大量的发展和工业应用，应用领域已涉及化工、电子、医药、食品加工、气体分离、冶金、石油和生物工程等行业。膜分离技术的突破发展与产业化其关键在于膜，因此

7、膜的结构和制备技术研究一直受到极大的重视。20世纪90年代后期仿生合成概念的提出为新型无机分离膜的制备提供了可能。仿生合成技术模仿了无机物在有机物调制下形成的机理，合成过程中先形成有机大分子的自组装体，使无机先驱物于自组装聚集体和溶液的相界面发生化学反应，利用有机、无机相之间的相互作用力(范德华力、共价键、静电作用等)来调制无机晶体的形成与生长，形成无机／有机复合体，再将有机模板去除后即可得到具有一定形状的有组织的无机材料。模板在仿生合成技术中起到举足轻重的地位，模板的千变万化，是制备结构性能迥异的无机