憎水二氧化硅膜的制备、表征及水热稳定性研究

无机材料学报

憎水二氧化硅膜的制备、表征及水热稳定性研究

韦奇^1,2; 李健林¹; 宋春林¹; 刘卫¹; 陈初升¹

1. 中国科学技术大学材料科学与工程系合肥 230026; 2. 北京工业大学材料科学与工程学院, 北京 100022

收稿日期:2003-03-18 修回日期:2003-05-08 出版日期:2004-03-20 网络出版日期:2004-03-20

Preparation, Characterization and Hydrothermal Stability of Hydrophobic Methyl-modified Silica Membranes

WEI Qi^1,2; LI Jian-Lin¹; SONG Chun-Lin¹; LIU Wei¹; CHEN Chu-Sheng¹

1.Department of Materials Science & Engineering; University of Science & Technology of China; Hefei 230026; China; 2.College of Materials Science & Engineering; Beijing University of Technology; Beijing 100022; China

Received:2003-03-18 Revised:2003-05-08 Published:2004-03-20 Online:2004-03-20

摘要/Abstract

摘要： 用甲基三乙氧基硅烷(MTES)代替部分正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱物,通过共水解缩聚反应可制得甲基修饰的二氧化硅膜.通过TGA、FTIR以及气体渗透等测试手段对甲基修饰的SiO₂膜进行研究,发现随着MTES/TEOS摩尔比例的增大,二氧化硅膜的憎水性能逐渐增强,当MTES/TEOS达到0.8时,二氧化硅膜的孔表面几乎不再吸附水气.氢气在MTES/TEOS为1的支撑体二氧化硅膜的输运受温度的控制,200℃时H₂的渗透率达到6.0×10^-7mol·m^-2.Pa^-1·s^-1,H₂/CO₂分离系数达到6.0,于200℃以及水蒸气压力为3564Pa的环境中陈化近110h后H2渗透率基本保持不变,H₂/CO₂分离系数有所增大,说明经过甲基修饰的二氧化硅膜比纯二氧化硅膜具有更好的水热稳定性.

关键词: 二氧化硅膜, 憎水性, 水热稳定性, 氢气分离, 溶胶-凝胶法

Abstract: Methyl-modified silica membranes were prepared by acid catalysed co-hydrolysis and condensation reaction of
tetra-ethylortho-silicate(TEOS) and methyl-tri-ethoxy-silane(MTES) in ethanol and characterized by TGA,FTIR and gas permeation. The hydrophobicity of
modified silica membranes increases with MTES/TEOS molar ratio and almost no water can be adsorbed on the surface of the membranes with MTES/TEOS
molar ratio higher than 0.8. For the modified silica membranes with METS/TEOS molar ratio of 1, the hydrogen transport is activated by temperature
with a H₂ flux of 6.0×10^-7mol·m^-2·Pa^-1·s^-1 and H₂/CO₂ separation factor of 6.0 at 200℃, and the hydrogen
permeance shows little change and the H₂/CO₂ separation factor increases after aging at 200℃ and a water vapor pressure of 3564Pa
for 110 hours. It’s shown that CH₃-modified silica membranes are more hydrothermally stable than the unmodified silica membranes.

Key words: silica membrane, hydrophobicity, hydrothermal stability, hydrogen separation, sol-gel process

中图分类号:

O484

韦奇,李健林,宋春林,刘卫,陈初升. 憎水二氧化硅膜的制备、表征及水热稳定性研究[J]. 无机材料学报.

WEI Qi,LI Jian-Lin,SONG Chun-Lin,LIU Wei,CHEN Chu-Sheng. Preparation, Characterization and Hydrothermal Stability of Hydrophobic Methyl-modified Silica Membranes[J]. Journal of Inorganic Materials.

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