纳米颗粒杂化气体分离膜制备的研究进展
气体膜分离技术及其发展应用
气体膜分离技术及其发展应用气体膜分离技术是一种利用气体分子在多孔膜中传递过程的物理和化学效应进行物质分离的技术。
通过气体在膜材料中的传递过程，不同大小、不同形状、不同性质的气体分子被分离出来，实现了气体纯化、浓缩、脱水和回收等目的。
由于其具有高效、节能、环保等优点，在许多领域的应用中得到了广泛关注。
1.气体分离与纯化：气体膜分离技术可以将混合气体中的组分分离出来，实现气体的纯化。
常见的应用包括空气中的氧气和氮气的分离、天然气中的甲烷和乙烷的分离等。
2.气体浓缩：气体膜分离技术可以将稀薄气体中的目标气体浓缩起来。
例如，将大气中的二氧化碳浓缩并用于工业化学反应、碳酸饮料制造等。
3.气体脱水：气体膜分离技术可以通过控制膜材料的选择和操作条件来去除气体中的水分。
这在天然气处理和乙醇生产等领域中具有重要的应用价值。
4.气体回收：气体膜分离技术可以将废气中的有用气体回收利用。
例如，在石油化工行业中，可以通过膜分离技术将废气中的有机溶剂进行回收利用。
1.早期阶段：20世纪50年代至70年代是气体膜分离技术的早期发展阶段。
在这个阶段，主要关注的是膜材料的选择和制备方法，以及对膜分离过程的理论研究。
2.中期阶段：到了20世纪80年代，气体膜分离技术开始逐渐应用于工业实践。
膜的制备方法和分离设备得到了改进，并且开始有了商业化的应用。
3.现代阶段：进入21世纪以后，气体膜分离技术的研究重点逐渐从传统膜材料向新型材料的研发转变。
例如，有机-无机杂化材料、金属有机框架材料等。
4.未来发展：随着能源和环境问题的日益突出，气体膜分离技术在能源和环保领域中的应用前景广阔。
未来发展的重点将在提高气体分离效率、降低成本、减少能耗等方面进行研究。
总之，气体膜分离技术具有广泛的应用前景。
随着新型材料和技术的不断发展，气体膜分离技术将在能源、化工、环保等领域中发挥更加重要的作用，为人类的可持续发展做出贡献。
上海应用技术学院学报(自然科学版)总目次
二甲苯麝香和酮麝香的分析方法进展 ……… …… ……… …… …… … 阎俊 秀 ， 李
纳米颗粒杂化气体分离膜制备的研究进展 …… …… …… …… …… …… …… …… … 陈桂娥 ， 张 丽 （ ． ０ ） ２ １ ８ （ 一 Ｓ） 一羟基 一ｙ一 丁内酯的合成 … …… …… …… …… …… …… …… … 姚 志 艺， 颖 琚 ， 徐 姚跃 良 （ ． １ ） ２ １ ２
绿色催化合成 ３４ ，一己二酮 …… …… ……… …… …… ……… …… …… 梁立冬 ， 王之 建 ， 贾卫 民 ， （．４ 等 １３ ）
黄酒风味物质的 香气强度与结构关系的研究进展 …………………………………… 李红蕾， 涛 （ ．７ 冯 １３ ）
２ 一氧代 一 ，，，ａ ５６７ ７ 一四氢噻吩并［ ， 一ｃｇ啶的合成研究 ３ ２ ３Ｈ ： …… …… … 彭锡 江 ， 刘 烽， 何锡敏 ， （ ． ２ 等 １４ ）
对称框架轨道的特征——处理复杂系统 的新思维系列之六 … …… ……… … 刘 兴虎 ， 纯 ， 罗 张应 山 （ ． ８ １６ ）
倡导低碳建筑 ， 创造绿色生活 ……… …… …… …… ……… …… …… …… ……… …… …… 王 秀华 （ ．３ １７ ）
临江复杂条件下超大深基坑围护设计关键技术 … …… …… ……… …… …… ……… …… …… 冯翠 霞 （ ．７ １７ ）
Ｈ 对赤子爱胜蚓的急性毒性效应研究 ………………………………… 朱 江， ｇ 李志刚， 杨道 丽， （ ．５ 等 ２９ ）
丁位癸内酯的合成 … …… ……… …… …… …… ……… …… …… … 赵延 伟 ， 贾卫 民 ， 王之 建 ， （ ．０ ） 等 ２１０ 琼， 崔俭 杰 ， （ ．０ ） 等 ２ １３
纳米纤维膜在空气净化中的应用研究进展
2018年第37卷第4期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·1305·化 工 进展纳米纤维膜在空气净化中的应用研究进展胡敏，仲兆祥，邢卫红（南京工业大学化工学院，国家特种分离膜工程技术研究中心，江苏 南京 210009）摘要：面向空气净化的应用需要，开发高效净化材料已成为研究热点之一，其中具有相互连贯孔结构的纳米纤维膜在高效空气净化领域展示出巨大的应用前景。
对于纳米纤维膜对空气净化效果的评估指标通常包括过滤效率和过滤阻力。
本文介绍了串珠、蛛网和复合等结构纳米纤维膜的研究进展，分析了驻极式纳米纤维膜在高效除尘方面的应用现状，探讨了银纳米颗粒和半导体金属氧化物改性纳米纤维膜在抗菌和除有机易挥发性气体等多功能性空气净化中的应用可行性，指出了高效低阻、功能化是纳米纤维膜用于空气净化领域的研究重点。
并提出今后应高度关注多污染物对纳米纤维空气净化膜性能的影响，深入研究具有多功能协同作用的纳米纤维空气净化膜，以期获得更广泛的应用。
关键词：膜；纳米纤维膜；空气净化；过滤；催化中图分类号：TQ028.2 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）04–1305–09 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-2290Development of nanofiber membrane for air purificationHU Min ，ZHONG Zhaoxiang ，XING Weihong（National Engineering Research Center for Special Separation Membrane ，College of Chemical Engineering ，NanjingTech University ，Nanjing 210009，Jiangsu ，China ）Abstract ：The development of purification materials has become a research focus towards airpurification. Nanofiber membrane has showed great potentials in air purification due to its interconnected nanoscale pore structures. The filtration performance of nanofibrous air filter is usually characterized by both the filtration efficiency and the filtration resistance. The research progress of nanofiber membrane with different structure ，such as bead-on-string ，nanofiber/nets and composite is introduced ，and the application status of electret nanofiber membrane used in efficient dust removal is reviewed. The feasibility on the application of silver nanoparticles or semiconductor metal oxide modified nanofiber membrane in multi-functional air purification ，such as antibacterial and degradation of VOCs ，is analyzed. High efficiency ，low resistance and functionalization will be the key points for nanofiber membrane in air purification. It is expected that nanofibrous air purification membrane with multifunction will gain more and more applications in the future.Key words ：membranes ；nanofiber membrane ；air purification ；filtration ；catalysis空气污染会给人类的身心健康带来严重威胁，室内装修引起的氨气、甲醛、苯、二甲苯等，以及工业过程产生的烟尘、氮氧化物、酸性气体等都会形成空气污染。
分析气体分离膜应用的现状和未来
· 144 ·区域治理前沿理论与策略分析气体分离膜应用的现状和未来徐德刊 常冬杰 周邢江苏久吾高科技股份有限公司，江苏 南京 211808摘要：气体分离技术有助于提高我国工业废气的回收利用效率，缓解我国能源短缺的现状。
H 2是符合人类可持续发展的重要能源，工业生产中H 2与CH 4气体分离是制备高纯H 2的关键工艺技术。
气体分离膜技术由于具备分离效率高、能耗低等特点，是一种极具发展前景的分离技术。
本文以现有膜材料为研究对象，分析各种气体分离膜的特点及H 2/CH 4分离性能，以期促进该项技术的进一步发展。
关键词：气体分离膜；H 2；CH 4；应用；发展前景气体膜分离技术在工业气体方面应用市场前景广泛，最重要的应用包括制氮、富氧、提氢、脱碳、有机蒸气回收和脱湿等。
与其他气体分离技术相比，膜分离技术的主要优势在于无相变、能耗低、常温运行、占地面积小、操作简便等，由于其分离驱动力为压力，尤其适合处理自身带压力的气体分离。
一、H2/CH4气体分离膜研究现状1有机聚合物膜有机聚合物膜以聚酰亚胺、聚砜、聚苯醚、乙酸纤维素等最具代表性。
由于合成所用的单体二酐和二胺结构种类繁多，目前主要采用聚酰亚胺作为H 2/CH 4分离膜。
聚酰亚胺由于分子结构中自由体积相对较小，因此需要通过引入其他取代基增大其自由体积所占比重，提高膜的气透率。
通过热处理含有—OH 的聚酰亚胺膜，将其自由体积较纯聚酰亚胺膜提高了1.37倍，H 2气透率提高15倍，但H 2/CH 4分离系数有所降低。
聚砜类树脂也常用作气体分离膜材料，由于砜基两边含有苯环形成共轭体系，并且硫原子处于最高氧化状态，因此这类聚合物具有良好的抗氧化性。
制备聚砜膜，H 2气透率为12.1，H 2/CH 4分离系数30.3。
通过对H 2/CH 4及其他多种气体间大量的分离实验结果分析发现，有机聚合物膜由于自身结构特性，很难同时具备较高气透性及选择性，这是有机聚合物膜未来研究中需要解决的重要问题之一。
气体分离膜材料研究进展
亚 胺 ，代 表 了 目前 气 体 分 离 的最 高水 平 ３。
二 酐 和 二 胺 的结 构 是 影 响 透 气 性 的 主 要 因 素 ，
为 了提 高 聚 酰 亚 胺 的透 气 性 ，许 多 研 究 者 通 过 引 入
按 材 料 的性 质 分 ，气 体 分 离膜 材 料 可 分 为 高 分
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Ｃ Ｍ Ｉ Ａ ＮＤ ＴＲ ＡＮＤ ＮＧＩ Ｅ ＮＧ ＲＯ ＨＥ Ｃ Ｌ Ｉ ＵＳ Ｙ Ｅ ＮＥ ＲＩ Ｐ Ｇ￣
２０ ０ ２年 第 ２ １卷 第 １ 期 ｌ
气 体 分 离 膜 材 料 研 究 进 展
彭福 兵 刘 家 祺
许 多研 究 结 果 表 明 ，聚 酰 亚 胺 等 含 氮 芳 杂 环 聚
合 物 同 时具 有 高 透 气 性 和 高选 择 性 ，是 气 体 膜 分 离 的理 想 材 料 。 由芳 香 二 酐 和 二 胺 单 体 缩 聚 而 成 的芳
香 聚酰 亚胺 ， 因分 子 主链 上 含 有 芳 环 结 构 ，具 有 很 好 的 耐 热 性 和 机 械 强 度 ，并 且 化 学 稳 定 性 很 好 。耐
（ 津大 学 化工 学院 ，天津 ，３ ｏ ７ ） 天 ０ ｏ ２
摘
要
介 绍 了高分 子 材料 、无机 材 料 、有机 一无机 杂化 材料 三 类 气体 分 离膜 材 料 ，主要 包括 聚酰 亚 胺 、聚砜 、
聚二 甲基硅 氧 烷 、聚 ［ 一（ 甲基硅 氧烷 ） 一丙炔 ］ 高分 子 材料 ， 以及 致 密 无机 膜 和 多孔 无机 膜材 料 ，并 且 １ 三 一１ 等
贵 ， 目前 尚处 于 开 发 阶 段 。 聚 酰 亚 胺 的选 择 性 比其 他 高 分 子 材 料 高 得 多 ， 并 能 用 于 高 温 条 件 ，特 别 是 聚酰 亚 胺 在 可 凝 性 烃 类
景德镇陶瓷大学研究生院副院长、博士生导师常启兵：美与智慧的传
景德镇陶瓷大学研究生院副院长、博士生导师常启兵：美与智慧的传承梦与科技的碰撞作者：舒铭泽江珊舒鹏来源：《中国高新科技·上半月》2020年第05期每一片美丽的瓷器都彰显着中华儿女的勤劳与智慧，它们是中华文明璀璨历史的见证，是古老先民对美好生活的向往与追求。
中国作为陶瓷之乡，瓷器文化在几千年的历史演变中对世界文明的形成与发展产生了重大而深远的影响。
即使是现代化飞速发展的今天，瓷器依然作为一种传递美与智慧的文化代表，向世界展示着中华民族博大精深的文化底蕴。
作为瓷器文化的传承者与创新者，景德镇陶瓷大学研究生院副院长、博士生导师、教授常启兵，正在用自己的匠心和匠艺助推中国瓷器文化走向更加广阔的舞台。
执着创新，让中国红在中国瓷器上熠熠生辉景德镇陶瓷大学是中国唯一一所以陶瓷为特色的高等学校，这里为众多瓷器科研工作者提供了广阔的施展空间，常启兵就是其中之一。
作为江西省“5511”优势科技创新团队项目负责人，他不仅是江西省“井冈学者”特聘教授，还入选江西省百千万人才工程，是江西省青年科学家培养对象。
他不是一位瓷器制作者，却在用科技力量支撑着千年瓷器文化的发展和创新。
自2009年博士后出站后，常启兵便不断发现当前瓷器发展过程中的技术瓶颈，并进行攻关，将中国红融入到瓷器中便是其中之一。
众所周知，中国人对红色有着独特的情感，到大红喜字，从我们的国旗，红色已经成为了中国一种极具代表性的色彩，许多陶瓷制品会以红色为主色调呈现。
然而，从古代的土法颜料，到现代的陶瓷色料，一代代中国人努力地将红色凝固在喜欢的瓷器上，却因受到诸多条件的限制，始终存在种种不理想的制约因素。
虽然人工合成的镉硒红色料在陶瓷上可呈现纯正鲜艳的大红色调，但缺点是耐温性极差，高于800℃便会分解并变黑，使其应用受到限制。
将锆英石包裹镉硒红色料之后，虽克服了高温，但其颗粒粒径较大，呈色强度较低。
随着喷墨打印技术成为当前建筑陶瓷装饰技术的主流，将大红色陶瓷色料应用于喷墨打印中也成为必然。
高分子纳米杂化薄膜的制备与性能研究
高分子纳米杂化薄膜的制备与性能研究引言：高分子纳米杂化薄膜是一种由高分子材料和纳米颗粒组成的复合材料薄膜。
近年来，高分子纳米杂化薄膜在材料科学领域引起了广泛的兴趣。
这种薄膜具有独特的结构和性能，可以用于各种领域，如电子器件、传感器、储能装置等。
本文将探讨高分子纳米杂化薄膜的制备方法以及其性能研究的进展。
制备方法：高分子纳米杂化薄膜的制备方法多种多样。
其中一种常用的方法是溶液浇铸法。
在这种方法中，高分子材料和纳米颗粒分散在溶液中，并通过控制溶液的浓度和pH值等参数来控制纳米颗粒在高分子材料中的分散状态。
通过调节浇铸条件，可以制备出不同结构和性能的高分子纳米杂化薄膜。
另一种常见的方法是自组装法。
通过利用高分子材料和纳米颗粒之间的相互作用力，可以在固体表面上制备出有序的纳米杂化薄膜。
这种方法具有简单、快速的特点，并且可以在大面积上制备纳米杂化薄膜。
性能研究：高分子纳米杂化薄膜的性能研究主要包括力学性能、光学性能、电学性能等方面。
其中力学性能是研究者关注的一个重点。
通过测量纳米杂化薄膜的拉伸强度、弹性模量等参数，可以评估纳米颗粒对高分子材料力学性能的改善效果。
研究表明，适量添加纳米颗粒可以显著提高高分子材料的强度和硬度。
光学性能是另一个研究的热点。
高分子纳米杂化薄膜具有较高的透明度和较低的折射率，这使其在光电器件中具有广泛的应用前景。
许多研究者通过改变纳米颗粒的形状和尺寸等因素来调控纳米杂化薄膜的光学性能，并研究了其在太阳能电池和显示器等器件中的应用。
此外，高分子纳米杂化薄膜还具有良好的电学性能。
研究者通过在高分子材料中引入导电材料纳米颗粒，可以显著提高材料的导电性能。
这种薄膜在柔性电子器件和储能装置等方面显示出巨大的潜力。
未来发展：虽然高分子纳米杂化薄膜在材料科学领域取得了一系列重要成果，但仍存在一些问题亟待解决。
首先，制备方法需要更高的精确性和可控性。
其次，纳米颗粒与高分子材料的相互作用机制仍不完全清楚，在此基础上设计新的高性能纳米杂化薄膜仍存在一定的挑战。
新型气体分离膜材料的研究进展
新型气体分离膜材料的研究进展近年来，随着环境污染和能源危机的不断加剧，人们对于高效能源利用和环境保护的需求越来越迫切。
在这个背景下，新型气体分离膜材料的研究成为了一个备受关注的领域。
本文将从材料研究的角度，探讨新型气体分离膜材料的研究进展。
一、研究背景气体分离膜技术是一种基于膜的分离技术，通过选择性透过或阻挡不同气体分子的方法，实现对混合气体的分离。
传统的气体分离膜材料主要包括聚合物和无机材料，但这些材料在分离效率、选择性和稳定性方面仍然存在一定的局限性。
二、新型材料的研究进展1. 金属有机框架材料（MOFs）金属有机框架材料是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键连接而成的晶体材料。
MOFs具有高度可调性和多样性，能够根据不同的应用需求进行设计和合成。
在气体分离领域，MOFs因其高度选择性和高渗透性而备受关注。
例如，一些MOFs能够选择性地分离二氧化碳和甲烷，有望应用于天然气净化和二氧化碳捕获领域。
2. 二维纳米材料二维纳米材料是一种具有单层或几层结构的材料，具有独特的电子、光学和机械性质。
近年来，石墨烯等二维纳米材料在气体分离领域的应用逐渐受到关注。
石墨烯具有高度的选择性和渗透性，能够有效地分离小分子气体。
此外，其他二维纳米材料如过渡金属硫化物和氮化硼等也显示出潜在的气体分离性能。
3. 多孔有机聚合物（POPs）多孔有机聚合物是一类由有机单体通过化学键连接而成的高度孔隙化合物。
POPs具有高度可调性和多样性，能够通过调整单体结构和聚合反应条件来控制其孔隙结构和性能。
在气体分离领域，POPs因其高度选择性和高渗透性而备受关注。
一些POPs能够选择性地分离二氧化碳和氮气，有望应用于碳捕获和气体分离等领域。
三、挑战与展望虽然新型气体分离膜材料在理论和实验研究中取得了一些突破，但仍然面临着一些挑战。
首先，材料的稳定性和耐用性需要进一步提高，以满足实际应用的需求。
其次，材料的制备方法和工艺需要进一步优化，以提高材料的性能和可扩展性。
高分子纳米杂化材料的制备与性质研究
高分子纳米杂化材料的制备与性质研究引言：高分子纳米杂化材料是近年来在纳米科技领域中备受关注的一种新型材料。
通过将纳米颗粒与高分子材料进行复合，可以获得具有优异性能和多样性应用的纳米杂化材料。
本文将探讨高分子纳米杂化材料的制备方法以及其独特的物理与化学性质。
一、高分子纳米杂化材料的制备方法高分子纳米杂化材料的制备方法众多，最常用的方法有溶液浸渍法、溶胶凝胶法和原位聚合法等。
（1）溶液浸渍法：溶液浸渍法是一种简单且可控性较好的方法。
首先，将高分子溶解于溶剂中，然后将纳米颗粒悬浮液加入高分子溶液中，使纳米颗粒与高分子相互作用，最终得到均匀分散的纳米杂化材料。
（2）溶胶凝胶法：溶胶凝胶法是一种通过溶胶和凝胶中间状态的转变来制备纳米杂化材料的方法。
首先，通过溶胶反应生成纳米颗粒的胶体溶液，然后通过凝胶处理使纳米颗粒成为杂化材料的一部分。
（3）原位聚合法：原位聚合法在高分子纳米杂化材料的制备中起着重要作用。
该方法通过在反应体系中引入高分子单体和纳米颗粒，并利用化学反应使两者相互交联，从而获得纳米颗粒与高分子相结合的杂化材料。
二、高分子纳米杂化材料的性质研究（1）物理性质：高分子纳米杂化材料的物理性质主要包括热稳定性、力学性能、导电性能和磁性能等。
其中，纳米颗粒的加入可以提高杂化材料的导电性和磁性。
另外，纳米颗粒的尺寸和形状也会对杂化材料的物理性质产生影响。
（2）化学性质：高分子纳米杂化材料的化学性质是该材料的关键特征之一。
纳米颗粒的引入可以增强杂化材料的化学反应活性，从而扩展杂化材料的多样化应用。
此外，纳米颗粒的表面性质和表面配位基团也会影响杂化材料的化学反应和催化性能。
（3）应用前景：高分子纳米杂化材料具有广泛的应用前景。
例如，在能源领域中，纳米杂化材料可用于制备高效率的太阳能电池和储能材料。
在生物医学领域，纳米杂化材料可以用于药物传递系统和生物传感器的制备。
此外，高分子纳米杂化材料还可以应用于环境保护、催化反应、光学器件等多个领域。
纳米颗粒在大气中的生成与扩散研究
纳米颗粒在大气中的生成与扩散研究近年来，随着环境污染问题的日益突出，纳米颗粒在大气中的生成与扩散研究成为了学术界和工业界关注的焦点。
纳米颗粒是直径在1-100纳米范围内的微粒，由于其特殊的形态和特性，对人类健康和环境造成的影响备受关注。
首先，让我们来探讨纳米颗粒在大气中的生成机制。
纳米颗粒的生成主要来源于两个途径：一是自然形成的背景源，另一个是人为活动所引起的。
自然形成的背景源包括火山喷发、森林火灾、海洋飞沫等。
这些自然源释放出的气态物质在大气中经过复杂的反应，最终形成纳米颗粒。
而人为活动所引起的纳米颗粒生成主要来自燃烧排放、工业生产和交通尾气等源头。
这些源头释放出的废气中富含有害物质和颗粒物，经过化学反应和物理作用，形成了纳米颗粒。
其次，纳米颗粒在大气中的扩散至关重要。
纳米颗粒的扩散与其大小和密度等因素有关。
一般来说，较小的纳米颗粒由于具有浮力，能够更容易地在大气中扩散。
而密度较大的纳米颗粒则会受到重力的影响，往往难以长时间地悬浮在大气中。
此外，纳米颗粒的扩散还受到气象条件的影响，如风速、湿度和气温等。
风速较大的情况下，纳米颗粒会更容易被迅速扩散到较远的地方；湿度较高的情况下，纳米颗粒会与水蒸气发生作用，形成云凝结核并最终降落到地表；而气温的升高或降低也会影响纳米颗粒的扩散行为。
除了生成和扩散，研究纳米颗粒在大气中的寿命也是十分重要的。
纳米颗粒的寿命由其化学成分和环境条件等因素决定。
在大气中，纳米颗粒与空气中的气体和云雾发生相互作用，会受到光照、温度和湿度等环境因素影响。
这些作用过程中会发生氧化、凝结、溶解等反应，导致纳米颗粒的寿命发生变化。
一些纳米颗粒在大气中可以存留几小时甚至数天，而另一些则只能存留几分钟或几秒钟。
因此，了解纳米颗粒的寿命能够帮助我们更好地评估其对人类健康和环境的潜在风险。
纳米颗粒在大气中的生成与扩散研究对于减少环境污染和改善空气质量具有重要意义。
通过深入研究纳米颗粒的生成机制和扩散行为，能够更好地控制纳米颗粒的排放源并制定有效的减排措施。
气体分离膜材料的研究及其应用
气体分离膜材料的研究及其应用简介气体分离膜是一种将气体分子通过膜材料逐层分离的技术。
在工业领域，气体分离膜被广泛应用于气体制备、气体分馏、空气分离、脱除污染物等方面。
气体分离膜材料的研究成果主要包括新型膜材料的开发、膜材料结构优化以及膜组件的设计等方面。
本文将针对气体分离膜材料的研究及其应用展开讨论。
新型膜材料开发聚合物膜材料聚合物膜材料是当前气体分离膜材料中最常用的一种。
目前，广泛应用的聚合物膜材料包括：聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚醚碳酸酯（PEC）等。
随着科技的发展，新型聚合物膜材料被不断开发出来，例如渗透压分离的聚丁烯膜、温度敏感性的聚乙烯醇膜等。
无机膜材料无机膜材料主要包括氧化铝、氮气化硅、硅氧烷、多孔硅材料等。
相较于聚合物膜材料，无机膜材料的通透性更高，适合用于对气体更敏感的分离工作。
杂化膜材料杂化膜材料将无机与有机材料结合起来，产生出具有特殊性能的新型膜材料。
例如，通过结合聚合物与蒙脱土，可以制备出具有高气体分离性的杂化膜材料。
膜材料的结构优化膜材料的结构优化是气体分离膜材料研究中的重要一环，可通过控制膜材料的壁厚、孔隙结构、表面性质等因素来影响分离性能。
壁厚膜材料的壁厚度直接影响膜的通透性和选择性。
一般来说，薄膜材料的通透性较高，但对于气体分离来说，薄膜材料往往具有选择性较低的缺点。
因此，一些新型的膜材料通常采用多层壁厚结构，以获得更好的选择性。
孔隙结构孔隙结构是膜材料中最为重要的性能指标之一。
孔隙结构的分布、大小、形状等都会影响膜的分离性能。
一般来说，更小的孔隙会具有更高的分离选择性，而更大的孔隙则有助于提高膜材料的通透性。
表面性质膜材料的表面性质决定了膜与气体分子之间的相互作用。
改变表面性质可以通过改变膜材料的化学成分、表面处理、掺杂等方式。
例如，将聚丙烯膜表面进行壳聚糖修饰，可以显著提高其对二氧化碳的选择性。
膜组件的设计气体分离膜通常由膜材料与支撑材料组成。
Pebax基杂化膜制备及CO2分离性能研究
Pebax基杂化膜制备及CO2分离性能研究Pebax基杂化膜制备及CO2分离性能研究随着全球温室气体排放的增加，对于CO2的分离和捕获技术的需求不断增加。
膜分离技术作为一种有效的CO2捕获方法，因其简便、高效且经济的特点，受到广泛关注。
Pebax（聚醚酰亚胺共聚物）是一种热塑性弹性体，具有优异的凝胶渗透层材料的特性，因此在膜分离领域具有广泛应用潜力。
本研究旨在制备Pebax基杂化膜并对其CO2分离性能进行研究。
首先，我们采用溶液浇注法制备了一系列含有不同纳米材料的Pebax基杂化膜。
纳米材料包括石墨烯、硅酸钙和多壁碳纳米管，它们分别具有良好的力学性能、高渗透性和化学稳定性。
通过调整杂化膜中纳米材料的含量，我们可以改变膜的结构和性能。
然后，我们对所制备的杂化膜进行了一系列的性能测试，主要包括CO2和N2的渗透性能、CO2/N2选择性及CO2的饱和吸附量。
结果表明，杂化膜的CO2渗透性能显著提高，而CO2/N2选择性也得到了改善。
这可以归因于纳米材料的加入，其具有较高的孔隙度和较大的比表面积，能够提高膜的孔隙结构和气体分子的扩散速率。
同时，我们还对Pebax基杂化膜的热稳定性和机械性能进行了研究。
结果显示，纳米材料的加入可以增强杂化膜的热稳定性和机械强度，从而提高其耐用性和使用寿命。
最后，我们还对CO2分离过程进行了经济评估。
结果显示，Pebax基杂化膜具有潜在的经济优势，其制备成本较低、易于操作和维护。
因此，Pebax基杂化膜在CO2捕获和分离领域具有广阔的应用前景。
综上所述，本研究成功制备了Pebax基杂化膜，并对其CO2分离性能进行了系统研究。
结果表明，纳米材料的加入可以显著提高杂化膜的CO2渗透性能和选择性，并提高其热稳定性和机械性能。
因此，Pebax基杂化膜具有巨大的潜力在工业领域中用于CO2的捕获和分离，为人类应对全球气候变化问题提供了一种有效的解决方案综合以上研究结果，本研究成功制备了Pebax基杂化膜，并通过性能测试验证了其在CO2分离领域的潜力。
高压气体分离膜的制备与性能研究
高压气体分离膜的制备与性能研究一、引言高压气体分离技术是一种重要的气体分离技术，广泛应用于化学工业、环保和能源等领域。
高压气体分离膜技术作为一种新兴的气体分离技术，在该领域具备广泛的应用前景。
本文将对高压气体分离膜的制备与性能研究进行分析和探讨。
二、高压气体分离膜的制备高压气体分离膜的制备可以通过以下方法实现：1. 自组装法自组装法是利用分子间相互作用力使分子自行排列成定序的层状或三维结构。
自组装法是高压气体分离膜制备过程中的一种关键技术。
例如，在聚合物基底上涂层ZIF-8纳米晶体膜，实现对H2/CO2混合气体的高效分离。
自组装法不仅可以制备纳米晶体膜，还可以制备具有纳米级别孔隙结构的纳米膜。
2. 超滤法超滤法利用各种聚合物、无机物、纳米材料等制备超滤膜，其过程包括材料的选择、材料的加工和膜的制备三个部分。
超滤膜的制备具备制备成本低、工艺简单等优点。
例如，通过聚酯/聚酰胺双层薄膜的制备，实现了对甲烷/氢混合气体的分离。
3. 溶液浸渍法溶液浸渍法利用一些高分子材料和无机材料，将其浸渍于表面处理过的支撑膜上，在所选测试气体穿过溶液浸渍层的同时被过滤、吸附和分离。
该方法具备实现膜孔隙结构可控，性能可控等优点。
三、高压气体分离膜的性能研究高压气体分离膜的性能研究可以通过以下方面实现：1. 重型烃类与轻型气体的分离重型烃类和轻型气体的分离是高压气体分离膜性能研究的主要内容之一。
例如，研究了MN/ZIF-8复合膜在甲烷、乙烷、丙烷和异丙烷/正丁烷混合气体中的性能，发现在不同的操作条件下，MN/ZIF-8复合膜对甲烷和乙烷的选择性达到了90%以上。
2. 碳氢酸和温室气体的分离碳氢酸和温室气体的分离是高压气体分离膜性能研究的重要方向之一。
例如，通过制备ZIF-8复合氧化铁（Fe2 O3）膜，实现对二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）的高效选择性分离，而该膜对CO2的选择性可达到99.6%。
3. 高效分离高效分离是高压气体分离膜性能研究的重要内容之一。
ZIF-8阵列-聚砜混合基质膜的制备及CO2-N2分离性能研究
ZIF-8阵列-聚砜混合基质膜的制备及CO2-N2分离性能研究ZIF-8阵列/聚砜混合基质膜的制备及CO2/N2分离性能研究摘要：随着环境污染问题的加剧，CO2/N2分离已成为研究热点。
本研究通过水热法制备了ZIF-8阵列纳米颗粒，并将其与聚砜混合制备成膜，并对其CO2/N2分离性能进行了研究。
研究结果表明，ZIF-8阵列/聚砜混合基质膜具有较好的CO2/N2分离性能，CO2的分离系数达到了42.5，而N2的分离系数仅为2.5。
本研究可为CO2/N2分离膜的制备及应用提供一定的参考依据。
关键词：ZIF-8阵列，聚砜，混合基质膜，CO2/N2分离性能1.引言二氧化碳（CO2）是人类活动所排放的重要温室气体之一，对全球气候变化产生了重大影响。
而氮气（N2）则是空气中的主要组成部分，其分离与回收具有重要的应用价值。
因此，CO2/N2分离已成为研究热点。
目前常用的CO2/N2分离方法主要包括压力摩擦等渗法、渗透气法、非均相渗透法等。
其中，基于膜的分离技术由于具有分离效率高、操作简单、设备投资低等优势而备受关注。
然而，传统的聚合物膜材料具有选择性较低、气体通量低等诸多缺点，而金属有机骨架材料（MOFs）则具有孔径可调、表面积大、储气性能好等优点，并具有良好的应用前景。
本研究通过水热法制备了ZIF-8阵列纳米颗粒，并将其与聚砜（PSF）混合制备成膜，并对其CO2/N2分离性能进行了研究，以此探究ZIF-8阵列/聚砜混合基质膜的应用价值。
2.实验部分2.1 实验材料聚砜（PSF）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、氨水、乙酸铜、对苯二甲酸（H2BDC）等试剂均为优级试验试剂，供应商为天津博远化工有限公司。
2.2 实验方法（1）ZIF-8阵列的制备将H2BDC溶于NMP中，搅拌至完全溶解储备。
随后，将适量乙酸铜和氨水加入以上混合液中，并调节pH至10，放置在水浴中反应1h，得到无色沉淀。
将沉淀离心、洗涤并干燥后，烧脱模板，得到ZIF-8阵列纳米颗粒。
气体分离膜材料的研究及其在能源领域中的应用
气体分离膜材料的研究及其在能源领域中的应用随着现代社会的发展，能源的需求量不断增加。
传统能源的开采和使用过程中造成的环境问题日益严重，因此新能源的开发已逐渐成为当今世界范围内面临的重大问题。
气体分离技术是新能源研究的关键之一，而其中的关键技术即为气体分离膜。
那么，气体分离膜材料的研究及其在能源领域中的应用是什么呢？一、气体分离膜材料的研究气体分离膜是一种利用气体分子大小、形状、化学性质等特征进行分离的新型复合材料。
尽管膜技术在水处理、饮料处理等领域应用广泛，然而在能源领域尚处于研究阶段。
气体分离膜根据其用途的不同可以分为有机膜和无机膜，其中有机膜可以分为聚合物膜和聚酯膜。
无机膜通常是由陶瓷等材料制成，在膜稳定性、机械强度和抗污染性等方面有着明显优势。
膜材料的研究重点在于材料的选择、制备与表征，以及性能评价等各个方面。
材料的选择主要考虑膜的分离性能和生产成本。
聚合物材料因其可塑性强、制备成本低等优势而在实际应用中占有很大优势。
制备工艺包括浸渍法、涂覆法、相转移法等，而相转移法将有机和无机材料合成得到的有机无机杂化膜则是目前研究的热点。
膜性能的评价主要包括分离性能、热稳定性、机械强度、抗化学腐蚀性能等。
二、气体分离膜材料在能源领域中的应用气体分离膜材料在能源领域应用广泛。
其中，最为重要的应用是在天然气气体分离中。
天然气气体分离技术的开发是未来能源行业研究的关键之一。
目前，天然气分离主要采用的方法是通过传统的化学吸附技术或者经过多级压缩等方式完成。
然而，这些方法需要高额的投资以及大量的能源投入，而气体分离膜技术则不需要耗费太多能源，并且具有较高的分离效率和成本效益。
因此，气体分离膜技术是未来天然气生产的主要方向之一。
除了在天然气气体分离领域的应用外，气体分离膜技术还可以用于其他领域，如制氢、氧气制备、液化天然气的回收、煤气脱硫等。
在太阳能、核能等新型能源的发展过程中，由于这些新型能源的密度较低，传统的纯化方法难以实现高效纯化，因此气体分离膜技术成为了研究的热点之一。
化学工程领域中纳米材料的应用研究
化学工程领域中纳米材料的应用研究引言：纳米材料，指的是在纳米尺度下具有特殊物理、化学和生物性质的材料。
由于其在表面积、能量传输和反应动能等方面的独特性质，纳米材料在化学工程领域中得到了广泛应用。
本文将探讨纳米材料在化学工程领域中的应用研究，包括催化剂、储能材料、分离膜和药物传递等方面的应用，并介绍相关研究进展和前景。
催化剂应用：催化剂是化学工程领域中的重要应用领域之一。
纳米材料的大表面积和高活性使其成为理想的催化剂载体。
纳米金属颗粒的表面存在许多活性位点，使其在催化反应中表现出卓越的催化活性。
例如，纳米铂催化剂可应用于重要的化学合成反应，如氢氧化反应和选择性加氢反应。
此外，纳米材料还被用于催化纳米反应器，提高反应效率和选择性。
储能材料应用：储能技术是可再生能源开发和利用的关键环节。
纳米材料在这一领域中具有巨大的潜力。
以纳米碳材料为例，其具有优异的电化学性能和储能能力，可应用于超级电容器和锂离子电池等能源存储装置中。
通过调控纳米材料的结构和表面特性，可以进一步提高储能效率和循环稳定性。
此外，纳米材料的热传导性能也对储能装置的功率密度和循环寿命有重要影响。
分离膜应用：分离膜是化学工程中的关键技术，用于分离混合物中的组分。
纳米材料在分离膜的制备和改性中发挥着重要作用。
通过将纳米材料嵌入到多孔膜材料中，可以提高膜的选择性和通透性。
例如，纳米管材料可应用于气体分离膜，提高气体的选择性和分离效率。
此外，纳米材料的表面修饰和功能化也为膜材料的分离性能和稳定性提供了新的途径。
药物传递应用：纳米材料在药物传递领域的应用正在引起广泛关注。
纳米颗粒作为载体可以增加药物的溶解度、稳定性和生物可利用性。
此外，纳米材料具有渗透性和靶向性，可以将药物精确地传递到特定的组织和细胞。
例如，纳米脂质体可应用于提高药物的口服吸收和穿越血脑屏障。
纳米颗粒还可以通过修饰表面功能基团，实现靶向传递，提高治疗效果和减少副作用。
研究进展与前景：目前，纳米材料在化学工程领域中的应用研究取得了许多重要进展。
Pebax-纳米多孔材料混合基质膜的制备及气体分离性能
Pebax-纳米多孔材料混合基质膜的制备及气体分离性能Pebax/纳米多孔材料混合基质膜的制备及气体分离性能随着科技的不断发展，人们对于气体分离技术的需求越来越高。
气体分离技术广泛应用于天然气处理、石油炼化、化学工业等各个领域。
传统的气体分离方法包括压力摩擦式膜分离、石油膜分离等，但这些方法仍存在一些缺点，如能耗较高、分离效率较低等。
近年来，纳米多孔材料和Pebax（聚醚醚酮）等混合基质膜相继被引入气体分离领域，并取得了显著的应用效果。
纳米多孔材料具有微孔和纳米孔结构，具备高比表面积、较窄的孔径分布等优点，这使得纳米多孔材料成为理想的气体分离材料。
与此同时，Pebax是一种聚合物材料，具有良好的气体分离性能和机械性能，被广泛应用于膜分离技术中。
将纳米多孔材料与Pebax混合，可以充分利用两者的互补优势，提高膜的气体分离性能。
首先，制备Pebax/纳米多孔材料混合基质膜需要选择合适的纳米多孔材料。
常见的纳米多孔材料包括有机-无机纳米复合材料、金属-有机骨架材料等，如MOF（金属-有机骨架材料）、COF（共价有机骨架材料）等。
这些材料具有较高的孔隙度和特定的孔径大小，可用于分离不同大小和性质的气体分子。
其次，制备Pebax/纳米多孔材料混合基质膜的方法有很多种，较常见的有浸渍法、溶液浇铸法、蒸发法等。
其中，浸渍法是将Pebax溶液浸渍到纳米多孔材料的孔道中，通过控制浸渍时间和温度等参数来控制膜的性能。
溶液浇铸法是将Pebax和纳米多孔材料溶液混合后，通过浇铸在平面或模具上，再经过干燥、固化等步骤得到膜。
最后，制备的膜需要进行分离性能测试。
常用的测试方法包括气体通透性测试和选择性测试。
气体通透性测试是将待测气体通过膜材料，测量通过膜的气体流量，以评估膜的通透性。
选择性测试是将不同气体经过膜材料，计算气体的选择性，以评估膜材料对不同气体的分离性。
Pebax/纳米多孔材料混合基质膜在气体分离领域具有广阔的应用前景。
气体分离膜材料的制备与性能优化
气体分离膜材料的制备与性能优化随着人们对环境的关注和对能源的需求不断增加，膜分离技术被广泛应用于空气分离、甲烷提纯、氢气分离等领域。
其中，气体分离膜材料的制备和性能优化是实现高效分离的关键。
本文将讨论气体分离膜材料制备的方法、性能的评估指标以及性能优化的策略。
一、气体分离膜材料的制备方法目前常见的气体分离膜材料制备方法包括浸渍法、拉伸法、喷涂法、共混法等。
其中，浸渍法是最常见的制备方法之一。
其原理是将聚合物溶液浸渍于多孔性支撑体中，再通过干燥、热处理等工艺步骤制备膜材料。
浸渍法可以得到较高的膜厚和较为稳定的分离性能，但需要较长的干燥时间和高温热处理。
拉伸法是另一种重要的气体分离膜材料制备方法。
其通过在延伸过程中拉伸聚合物分子，使其排列更加紧密，从而实现控制孔径大小的目的。
拉伸法可以得到较高的孔径控制精度和较高的膜透过率，但是由于需要控制温度和拉伸速率，制备过程较为复杂。
喷涂法是一种新型的气体分离膜材料制备方法，其原理是将材料溶液喷涂于基底表面，随后由于挥发和流动的作用，材料在基底表面形成薄膜。
喷涂法具有低温、低成本、高速制备等优点，但由于其对溶液浓度和喷涂速率的要求较高，需要更为严格的工艺控制。
共混法则是将两种或多种聚合物混合后经加工形成膜材料。
一般是将一种低温态的聚合物和另一种高温态的聚合物或是一些添加剂进行混合，这样可以克服某些单一材料制备时的缺陷，同时保证了性能的稳定和可控。
共混膜材料具有很高的成本效益，能够提供优异的分离效率和高效的产率，因此被广泛应用于气体分离。
二、气体分离膜材料的性能评估指标气体分离膜材料性能的评估指标主要包括两个方面：气体分离性能和膜材料的机械性能。
其中，气体分离性能是最为重要的指标之一，其影响着膜材料的应用范围和分离效率。
气体分离性能的评价指标主要包括通量、气体选择性、分离因子等。
1. 通量：指膜材料单位面积上通过的气体流量。
通量通常表示为单位时间内通过的气体量（L/min、cm3/min等）或单位面积内通过的气体量（L/m2·h、cm3/cm2·s等）。
纳米颗粒分散技术的研究与发展
化工进展!"#$%!&’%()*+,-.&()#(/%(##-%(/0-1/-#++纳米颗粒分散技术的研究与发展宋晓岚!王海波!吴雪兰!曲!鹏!邱冠周!中南大学资源加工与生物工程学院无机材料系"长沙234456#摘!要!分析了纳米颗粒团聚形成的原因!阐述了研究纳米颗粒分散的意义!着重介绍了物理分散和化学分散技术研究进展!指出纳米颗粒分散技术的发展方向是设计高效分散机械!以提高有效分散体积和能量利用率"合成性能优异的超分散剂及研究不同的混合分散剂!以提高分散后的粒子稳定性!最终提高分散效果"加强纳米颗粒分散的基础理论研究及其与其他学科融合交叉!为纳米颗粒分散及分散剂的选择提供理论指导!并开发新的适合纳米材料制备的新工艺#关键词!纳米颗粒!团聚!分散技术!研究与发展中图分类号!,7656文献标识码!&文章编号!34448836!944:#43442;48 !"#"$%&’$()*"+",-./"(0-1*2#."%#2-(3"&’(245"1-%6$(-.$%02&,"#!"#$%&’"(’#")’#$*’&+""),%,-(’#".,/-#$".&,0,’#12",!)<=>?@A<B@C D%B C?E>B F G$>@<?F>H I"+G J C C H C D-<I C K?G<I0?C G<I I F B E>B L7F C<B E F B<<?F B E"!<B@?>H+C K@J*B F M<?I F@N"!J>B E I J>234456#78#0%$&0!,J<G>K I<I C D>E E H C A<?>@F C B F B B>B C=>?@F G H<IO<?<>B>H N P<L>B L@J<I F E B F D F G>@F C B I C D L F I=<?I F C B C D B>B C=>?@F G H<IO<?<<Q=C K B L<L R0?<I<B@?<I<>?G J I@>@K I>B LL<M<H C=A<B@C B@<G J SB F T K<CD L F I=<?I F C BK I F BE G J<AF G>H C?=J N I FG IA<@J C L I>?<?<M F<O<L R,J<A>F B L<M<H C=A<B@@?<B LC D L F I=<?I F C B@<G J B F T K<D 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A范围"介于块状物体与原子%分子之间的固体颗粒&因其体积效应和表面效应而在磁性%电性%催化性能%吸附性能%光吸收%热阻等方面呈现出特异的性能"从而受到人们的极大关注’3(&但由于纳米颗粒具有极大的比表面积和较高的表面能"在制备和使用过程中极易发生粒子团聚"形成二次粒子"使粒径变大"从而大大影响纳米颗粒发挥优势"失去纳米颗粒所具备的功能’9(&因此如何改善纳米颗粒在液相介质中的分散和稳定性成为十分重要的研究课题&本文从纳米颗粒团聚体形成的原因出发"综述了纳米颗粒分散技术研究意义及其研究现状"并对其发展趋势作了进一步的展望"以期对纳米颗粒在各领域的应用有所助益&3!纳米颗粒团聚形成原因纳米颗粒的团聚可分为两种)软团聚和硬团聚’6(&软团聚主要是由颗粒间的静电力和范德华力收稿日期!94424;35$修改稿日期!94424X34&基金项目!湖南省自然科学基金项目资助!46Y Y.643:#及国家自然科学基金项目资助!:X X9:239#&第一作者简介!宋晓岚!3X82*#"女"副教授"从事纳米颗粒化学合成及无机功能材料研究&电话4;6355;;946$#A>F H Q H I C B E "J B K Z B<@Z G B&+;2+!!""#年第!$卷第%期万方数据所致!由于作用力较弱可以通过一些化学作用或施加机械能的方式来消除"硬团聚形成的原因除了静电力和范德华力之外!还存在化学键作用!因此硬团聚体不易破坏!需要采取一些特殊的方法进行控制#在制备纳米颗粒的过程中!如果未采用分散措施!颗粒团聚将很严重!不能达到纳米粉末的基本要求!实现不了纳米粉末的特殊功能#因此研究纳米颗粒的团聚控制对纳米粉末制备极为重要#引起纳米颗粒团聚的原因很多!归纳起来主要是由于纳米颗粒所具有的特殊的表面结构!在粒子间存在着有别于常规粒子$颗粒%间的作用能&&&纳米作用能$3B %!纳米作用能是纳米颗粒易团聚的内在因素!要得到分散性好’粒径小’粒径分布窄的纳米颗粒!必须削弱或减小纳米作用能#采取适当方法对纳米颗粒进行分散处理时!纳米颗粒表面产生溶剂化膜作用能$3I %’双电层静电作用能$3?%’聚合物吸附层的空间保护作用能$3=%等#在一定体系里!纳米颗粒应是处于这几种作用能的平衡状态!当3B "3I [3?[3=时!纳米颗粒易团聚!当3B #3I [3?[3=时!纳米颗粒易分散(2)#另外!分子间力’静电作用’活性高的化学键$如氢键%通常也是引起纳米颗粒团聚的重要因素!在纳米粒子中小尺寸效应和表面效应表现得更为强烈(:)#由于纳米颗粒的量子隧道效应’电荷转移和界面原子的相互耦合!使纳米颗粒极易通过界面发生相互作用和固相反应而团聚#因其极高的表面能和较大的接触界面!使晶粒生长的速度加快!因而颗粒尺寸很难保持不变(8)#有些纳米粒子$如!>!16%由于水解作用!表面呈较强的碱性’羟基性或配位水分子!它们可通过羟基和配位水分子缩合!生成硬团聚#显然!防止纳米颗粒团聚!获得分散性好的纳米粒子!是目前该领域亟待解决的问题之一(;)#9!纳米颗粒分散技术的研究进展颗粒分散是近年来发展起来的新兴边缘学科!是指粉体颗粒在液相介质中分离散开并在整个液相中均匀分布的过程!通常包括分为三个阶段*#液体润湿固体粒子"$通过外界作用力使较大的聚集体分散为较小的颗粒"%稳定分散粒子!保证粉体颗粒在液相中保持长期均匀分散!防止已分散的粒子重新聚集(5!X)#根据分散方法的不同!可分为物理分散和化学分散#<=>!物理分散物理分散方法主要有三种*机械搅拌分散’超声波分散和高能处理法分散(34)#机械搅拌分散是一种简单的物理分散!主要是借助外界剪切力或撞击力等机械能!使纳米粒子在介质中充分分散#事实上!这是一个非常复杂的分散过程!是通过对分散体系施加机械力!而引起体系内物质的物理’化学性质变化以及伴随的一系列化学反应来达到分散目的!这种特殊的现象称之为机械化学效应#机械搅拌分散的具体形式有研磨分散’胶体磨分散’球磨分散’高速搅拌等#在机械搅拌下!纳米颗粒的特殊表面结构容易产生化学反应!形成有机化合物支链或保护层使纳米颗粒更易分散#高效分散机的研制也是目前的一个热点!例如郑州大学研制的一种新型多级多层环形梳状齿高剪切均质分散机!该设备均质分散效率高’能耗低’质量轻’体积小’占地面积少’结构简单!采用模块化设计与制造!可用最少零部件组装成系列产品!提高了零部件的标准化率和通用性!使制造成本大幅度降低"黏度适应范围很广!可高达340>+I"该设备可广泛用于涂料’化工’化妆品及饮料’食品和医药等行业中悬浮液的均质分散#超声波分散是降低纳米颗粒团聚的有效方法!其作用机理认为与空化作用有关#利用超声空化产生的局部高温’高压或强冲击波和微射流等!可较大幅度地弱化纳米颗粒间的纳米作用能!有效地防止纳米颗粒团聚而使之充分分散#超声波对化合物的合成’聚合物的降解’颗粒物质的分散具有重要作用#纳米!?+F 9粒子$平均粒径34B A %加入到丙烯腈苯乙烯共聚物的四氢呋喃溶液中!经超声分散可得到包覆高分子材料的纳米晶体(33)"具有平均粒度为344B A 的7>+12水悬浮液!在超声分散时!其最大分散作用的超声频率为X 84!3844V "P !粒度增加!其频率相应降低(39)#+>V V >等(36)研究了94V "P 超声频率下\?19&H 916浆料的黏度随超声时间的变化!结果表明经过超声作用!浆料黏度明显下降!且超声功率越大!黏度越低!即较大的功率可更有效地破坏颗粒间的团聚#但超声波分散时应避免超声时间过久而导致的过热!因为随着温度的升高!颗粒碰撞的概率也增加!反而会进一步加剧团聚(32)#因此!应选择适宜的超声分散时间#高能处理法是通过高能粒子作用!在纳米颗粒表面产生活性点!增加表面活性!使其易与其他物质发生化学反应或附着!对纳米颗粒表面改性而达到易分散的目的#高能粒子包括电晕’紫外光’微+52+化工进展!""#年第!$卷万方数据波!等离子体射线等"3:#$例如用紫外光辐射将甲基丙烯酸甲酯接枝到纳米$E1上%这种表面改性的纳米颗粒在高密度聚乙烯中的分散性得到了明显改善"38#$<=<!化学分散纳米颗粒在介质中的分散是一个分散与絮凝平衡的过程$尽管物理方法可较好实现纳米颗粒在液相介质中的分散%但一旦外界作用力停止%粒子间由于分子间力作用%又会相互聚集$而采用化学分散%通过改变颗粒表面性质%使颗粒与液相介质!颗粒与颗粒间的相互作用发生变化%增强颗粒间的排斥力%将产生持久抑制絮凝团聚的作用$因此%实际过程中%应将物理分散和化学分散相结合%用物理手段解团聚%用化学方法保持分散稳定%以达到较好分散效果$化学分散实质上是利用表面化学方法加入表面处理剂来实现分散的方法$可通过纳米颗粒表面与处理剂之间进行化学反应%改变纳米颗粒的表面结构和状态%达到表面改性的目的"3;#&另外还可通过分散剂吸附改变粒子的表面电荷分布%产生静电稳定和空间位阻稳定作用来增强分散效果$9Z9Z3!偶联剂法偶联剂具有两性结构%其分子中的一部分基团可与颗粒表面的各种官能团反应%形成强有力的化学键合%另一部分基团可与有机高聚物发生某些化学反应或物理缠绕$经偶联剂处理后的颗粒%既抑制了颗粒本身的团聚%又增强了纳米颗粒在有机介质中的可溶性%使其能较好地分散在有机基体中%增大了颗粒填充量%从而改善制品的综合性能%特别是抗张强度!冲击强度!柔韧性和挠曲强度"35%3X#$例如制备聚甲基丙烯酸甲酯’二氧化硅纳米复合材料时%用甲基丙酰氧基丙基三甲氧基硅烷做偶联剂%其碳碳双键与聚甲基丙烯酸甲酯共聚%丙基三甲氧基硅烷基团则与正硅酸乙酯水解生成二氧化硅键合%从而使复合体系分散均匀且稳定"94#$ 9Z9Z9!酯化反应金属氧化物与醇的反应称为酯化反应$用酯化反应对纳米颗粒表面修饰%重要的是使原来亲水疏油的表面变成亲油疏水的表面%这种表面功能的改性在实际应用中十分重要"93#$酯化反应表面改性%对于表面为弱酸性和中性的纳米粒子最有效%例如+F19!]<916!\B19!&H916!\B1和$B916等"99#$9Z9Z6!分散剂分散选择一种或多种适宜的分散剂提高悬浮体的分散性%改善其稳定性及流变性$常用的分散剂主要有由亲油基和亲水基组成的表面活性剂%如长链脂肪酸!十六烷基三甲基溴化铵(!,&7)等&小分子量的无机电解质或无机聚合物%如硅酸钠!六偏磷酸钠等&大分子量的聚合物和聚电解质%如明胶!羧甲基纤维素!聚甲基丙烯酸盐!聚乙烯亚铵等$但应注意%当加入分散剂的量不足或过大时%可能引起絮凝$因此使用分散剂分散时%必须对其用量加以控制$(3)分散机理分散剂分散纳米颗粒的机理有以下几种$(>)静电排斥稳定机理()’^1理论)!)’^1理论主要是通过粒子的双电层理论来解释分散体系稳定的机理及影响稳定性的因素$根据双电层理论%带电粒子溶于极性介质(如水)后%在固体与溶液接触的界面上形成双电层$粒子周围被离子氛所包围$如图3所示$图3!颗粒表面双电层!!当两个粒子趋近而离子氛尚未重叠时%粒子间并无排斥作用&当离子相互接近到离子氛发生重叠时%处于重叠区中的离子浓度显然较大%破坏了原来电荷分布的对称性%引起了离子氛中电荷的重新分布%即离子从浓度较大区间向未重叠区间扩散%使带正电的粒子受到斥力而相互脱离%这种斥力是通过粒子间距离表示$当两个这样的粒子碰撞时%在它们之间产生了斥力%从而使粒子保持分离状态%如图9所示$可通过调节溶液="值增加粒子所带电荷%加强它们之间的相互排斥&或加入一些在液体中能电解的物质%如六偏磷酸钠!氯化钠!硝酸钾!柠檬酸钠等于溶液中%这些电解质电解后产生的离子对纳米颗粒产生选择性吸附%使得粒子带上正电荷或负电荷%从而在布朗运动中%两粒子碰撞时产生排斥作用%阻止凝聚发生%实现粒子分散$*X2*!第%期宋晓岚等+纳米颗粒分散技术的研究与发展!!万方数据9!颗粒表面离子氛重叠状态!!由图6可知!当两粒子相距较远时!离子氛尚未重叠!粒子间"远距离#的吸引力在起作用!即引力占优势!曲线在横轴以下!总位能为负值$随着距离的缩短!离子氛重叠!此时斥力开始出现!总位能逐渐上升为正值!斥力也随距离变小而增大!至一定距离时出现一个能峰%位能上升至最大点!意味着两粒子间不能进一步靠近!或者说它们碰撞后又会分离开来%如越过位能峰!位能即迅速下降!说明当粒子间距离很近时!离子氛产生的斥力!正是颗粒避免团聚的重要因素!离子氛所产生的斥力的大小取决于双电层厚度%因此!可通过调节溶液="值增加粒子所带电荷!加强它们之间的相互排斥!也可通过向分散系中加入能电解的物质如氯化钠&硝酸钠于悬浮液中!这些电解质电解后产生的离子对纳米颗粒产生选择性吸附!使得粒子带上正电荷或负电荷!从而在布朗运动中!两粒子碰撞时产生排斥作用!阻止凝聚发生!实现粒子分散%也可以加入与颗粒表面电荷相同的离子表面活性剂!因为它们的吸附会导致表面动电位增大!从而使体系稳定性提高%图6!两颗粒位能与距离曲线’U(空间位阻稳定机制!高分子聚合物吸附在纳米颗粒的表面上!形成一层高分子保护膜!包围了纳米颗粒!把亲液基团伸向水中!并具有一定厚度!这一壳层增大了两粒子间最接近的距离!减小了范德华力的相互作用!从而使分散体系得以稳定%吸附了高分子聚合物的粒子在互相接近时将产生两种情况)#吸附层被压缩而不发生互相渗透$ $吸附层能发生互相渗透&互相重叠%这两种情况都会导致体系能量升高!自由能增大%第一种情况由于高分子失去结构熵而产生熵斥力位能$第二种情况由于重叠区域浓度升高!导致产生渗透斥力位能和混合斥力位能%因而!吸附了高分子的纳米粒子如果再发生团聚将十分困难R从而实现了粒子的分散%刘颖等*96+研究表明!利用阴离子表面活性剂能得到稳定性很好的纳米&H916&]<916分散体系!而非离子表面活性剂的分散作用则不如阴离子表面活性剂好%这可能是后者在纳米粒子表面产生吸附!改变了粒子的表面电荷分布!对粒子同时起到了静电稳定和空间位阻稳定作用!有效地防止了纳米&H916&]<916形成团聚体%,>B E]<B E T F K等*92+研究了分散剂对纳米\?19悬浮液表面化学特性的影响!发现在纳米\?19悬浮液中加入阴离子型高分子聚合物电解质’聚甲基丙烯酸铵(时!粉末的等电位点转至更低的="值$而当加入阳离子型高分子聚合物电解质’聚乙烯亚胺(时!粉末的等电位点转至更高的="值%两种聚合物电解质均能改变表面电荷条件!使纳米\?19颗粒呈单分散状态%’G(静电位阻稳定机理!在水介质中!聚电解质分散剂通常是通过静电位阻稳定机理来稳定悬浮液的%当聚电解质类分散剂吸附在颗粒表面时!在一定="下离解而带有电荷!增加了颗粒表面的荷电量!提高颗粒间的静电斥能!同时高分子链也起到位阻作用%在高固含量浆料的制备中!静电位阻作用是获得稳定浆料的最有效途径之一%目前常用的聚电解质类分散剂有聚丙烯酸&聚甲基丙烯酸!腐殖酸及其盐类%静电位阻稳定的悬浮液稳定性与="值&分散剂浓度等密切相关%聚电解质类分散剂由于其离解度随="值发生变化!其在颗粒表面的吸附状态及吸附量也将随之改变!通常阴离子型分散剂在碱性条件下可改善浆料的稳定性!而阳离子型分散剂则在酸性条件下起作用%’9(分散剂化学结构与分散性的关系如前所述!纳米颗粒在液体中的分散分为润湿&解团聚及分散颗粒稳定化阶段%要使液体润湿固体!必须控制液体在固体表面上的铺展系数大于零%添加分散剂降低固,液和液,气两界面张力!使接触角为4_!即可达此目的%一旦液体润湿粒子!则粒子簇逐渐分散%分散剂的存在有利于粒子簇分散!因为分散剂分子吸附于固体粒子的微小裂缝-4:-化工进展!""#年第!$卷万方数据上!可以减少固体断裂的机械能!且降低其自愈合能力"若吸附的是离子型分散剂!同种电荷之间的静电斥力还能导致粒子间排斥能增大!更有利于分散作用"而且!吸附了分散剂的粒子!其表面自由能降低!则体系的热力学不稳定性降低"在水介质中!分散剂分子的亲水基团朝向水相!产生空间势垒!可进一步减小粒子聚集的倾向!因而可防止已分散的粒子的重新聚集"对于以水为介质的非极性纳米粒子的分散!通常应用离子型分散剂"因为此时可形成阻止颗粒聚集的电势垒")<>?A F@@等#9:$用十二烷基苯磺酸钠作为稳定剂!制备聚吡咯胶体分散体系获得成功"得到的分散相粒子直径在94!54B A!体系可稳定数月!而不加分散剂时!聚吡咯粒子很快从介质中沉淀出来"因为在加入离子型分散剂时!不带电的分散相粒子表面因吸附分散剂粒子而带电!同种电荷相互排斥!从而形成了一个阻止粒子聚集的电势垒%且分散剂在粒子表面上形成的定向吸附层是疏水基指向粒子表面!而极性基朝水相!因而降低了固&液界面的界面张力!更利于纳米粒子在水中的分散"分散剂在非极性纳米粒子上的吸附效率随其疏水基的碳链增长而增加!所以!长碳链的离子型分散剂的分散效果好于短碳链"对于荷电纳米粒子的分散!可采用非离子型分散剂作为分散剂!非离子型分散剂分子的一部分基因吸附于粒子表面!另一部分伸于液相!从而产生一种空间势垒"该势垒随分子深入液相的距离增大而增大!因而阻止粒子间的相互吸引和聚集的效率也随非离子型分散剂分子链长而提高"聚氧乙烯类就是一类很好的分散剂!因为它们分子上高度水化的氧乙烯链以螺旋状伸入水相中!产生很大的空间位阻%而且!氧乙烯链的水化作用使周围形成很厚的水化层!该水化层本质上接近于水介质!这将使体系的有效">A>V<?常数4值降低!同样有利于体系稳定"徐佳英等#98$在研究高密度压井液时曾发现!微量脂肪醇酞胺类非离子型分散剂存在时!压井液的表观黏度升高!滤失量降低!体系稳定性增强"例如!密度为3Z84E&G A6的压井液!含有和不含有脂肪醇酰胺’4Z3;‘(时!体系在4Z;4A0>压力下! 64A F B的滤失量分别为38Z2A’和99Z4A’!而表观黏度分别为:X Z;:A0>)I和25Z9:A0>)I"但脂肪醇酞胺加量继续增大时!分散体系的稳定性又降低"对于非水介质的分散体系!由于体系的介电常数较低!电性势垒对于体系分散或凝聚作用的贡献通常是极微小的"分散相粒子周围的空间势垒是体系分散稳定的主要因素"但是!若体系中存在微量水!电性斥力仍可成为稳定体系的主要原因"例如!用&1,稳定的氧化铝a环己烷体系"氧化铝粒子能稳定地分散于体系中!主要是吸附于粒子表面上的分散剂发生解离!使粒子间产生斥力所致"该稳定作用仅发生于体系含有微量水条件下!若含水量增多!体系的沉降速度又会增大"6!纳米颗粒分散技术发展方向=>!研制高效分散机械有研究表明#9;$!大多数分散机械的有效体积为总体积的3‘!而能量传输给团聚体的效率也只有3‘!在分散过程中分散体系温度大幅度上升!能量浪费严重!用于分散的能量部分微乎其微%另外!团聚体分散的效率很低!说明分散的有效区域较小"原因主要在于团聚体进入有效区域内的概率较小限制了分散效率以及能量低水平传输给团聚体"则通过设计合适的分散机械以提高体积和能量利用率已成为纳米颗粒分散技术发展的方向之一"设计出高效率的分散机械能使团聚体局限在一个合适的能量密度区域内!如前述采用超声波分散可使体积利用率提高到344‘!但其能量利用率却还是很低"=<!高效分散剂的研究与开发各种分散技术在纳米颗粒制备尤其是纳米复合材料制备过程中被大量采用!并收到了较好的效果"而研究开发具有多种活性基团的高性能分散剂来分散稳定纳米颗粒!则是目前研究得比较活跃的一个领域"近年来出现了超分散剂分散和混合分散剂协同作用分散!是利用分散剂所含各基团间的以及不同分散剂间的协同效应!达到对浆料团聚的有效控制"超分散剂分散克服了传统分散剂在非水体系中的局限性!与传统分散剂相比!它可以在颗粒表面可形成多点锚固!提高了吸附牢固程度!不易被解析%其溶剂化链比传统分散剂亲油基团长!可起到有效的空间稳定作用%形成极弱的胶束!易于活动而迅速移向颗粒表面!起到润湿保护作用%不会在颗粒表面导入亲油膜!从而不至影响最终产品的应用性能"混合分散剂协同作用分散是将分散剂通过一定的比例进行复配后!形成的混合分散剂的某一性质’如临界胶束浓度及其对应的表面张力*起泡能力*洗涤能力等(均优于理想混合体系的分)3:)!第%期宋晓岚等+纳米颗粒分散技术的研究与发展!!万方数据。
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研 制 出“ ｒ ｍ” Ｐ ｉ 膜分 离装置 ， ｓ 成功 应用 在合成 氨 驰
放气 中 回收 氢气 ， 此 气体 分 离 膜 应 用开 始 商 业 从 化Ｌ 。随着 研 究 进 一 步 深 入 ， 过 Ｒ ｂ ｓｎ 曲 ３ ］ 通 ｏ ｅｏ 线［ ， ４ 人们 发 现衡 量 聚 合 物气 体 分 离膜 性 能 的两 ］
米材 料
高温 下催 化 聚合 ， 位 聚 合 制 备 出的 杂 化气 体 分 原
离膜 ， 纳米 粒 子分 散均 匀 ， 子特 性 完好 。 粒
以上几 种 方法 各有 其 特点及 适 用范 围 。对于
表 面 经处 理 的纳 米 粒 子 或 容 易得 到 的纳 米 粒 子 ，
纳米颗粒杂化制备气体分离膜常用无机纳米 材 料 有 ： 纳 米 管 、 状 硅 酸 盐 （ 蒙脱 石 、 石 碳 层 如 皂
摘 要 ： 气体 分膜技 术作 为 未来气体 净化 、 离的主要 研 究方 向之 一 ， 有 广 阔的研 究和应 用 分 具 前 景 。介 绍 了用 于制备 杂化膜 的 高分子聚 合物材料 、 纳米材料 以及 制备 气体 分 离膜 的方 法 ， 对 气体渗 透性及 分 离性 能进 行 了阐述 。
膜， 气体 分 子通过 膜 的机 理 比较 复杂 ， 常用 气 体渗
透分 离 机 理 解 释 。致 密 膜 在 气 体 分 离 中应 用 较
多， 气体透过致密膜如橡胶态或玻璃态 聚合物时 ，
常认 为是 溶解 一扩 散 机 理 ， 即气 体 分 子 首 先 在 膜 的高 压侧 表 面溶解 ， 助浓 度 梯度 在膜 中扩散 ， 借 再 在膜 的低 压侧 解 吸Ｅ ，］ １１ 。 ０１ １２ 纳 米颗 粒 杂化 制 备气 体 分 离膜 常用 的聚 合 ．
纳米 颗粒 杂化 制 备气 体分 离膜 常 用 的高分 子 聚合 物 材 料 有 ： 砜 类 的 聚 砜 （ Ｓ 、 醚 砜 聚 Ｐ Ｆ） 聚
（ Ｅ ） 硅橡 胶类 的 聚三 甲基 硅烷 丙炔 （ Ｔ Ｐ ， Ｐ Ｓ， Ｐ ＭＳ ）
聚烯 烃类 的 聚 四 甲基 戊 烯 （ ＭＰ ， 香 杂 环 类 的 Ｐ ）芳 聚酰 亚胺 （ ＭＤ ， 氟 聚合 物 类 的聚 偏 氟 乙 烯 Ｐ Ａ） 含
（）辐 射 合 成 法 ： 聚合 物单 体 与金 属盐 均 ５ 将
匀混 合 ， 制备 出含 有金 属盐 的单 体溶 液 ， 再进 行辐
射 作 用 ， 到 符合 要求 的 纳米 复合 膜材料 的方法 ； 得
（ ）原 位 聚 合 法 ： 支 撑 膜 浸 入 含 有 催 化 剂 ６ 将 的单 体稀 溶液 中 ， 体 稀 溶 液 需 在 高 温 下 能迅 速 单 聚合 ， 出支 撑 膜 ， 去 过量 的单 体 稀溶 液 ， 在 取 除 再
２ １ 年 ６月 ０１
Ｊ ｎ ２ １１ ｕ． ０
文 章 编 号 ：６ １ ３ ３ ２ １） ２ １ ８ ４ １７ —７ ３ （ ０ １０ —０ ０ —０
纳 米 颗 粒 杂 化 气 体 分 离 膜 制 备 的 研 究 进 展
陈桂 娥 ， 张 丽
（ 上海应用技术学 院 化学与环境工程学院 ， 上海 ２ ０ ３ ） ０２ ５
ｂ ａ ｓ ｉ ｌｄｉ ｇ ｐ ｒ ａ ｉｎ ａ ｄ ｓ ｌ ｃ ｉ ｉｙ， ｈ ｎ ｆ ｕ ｄ ｔ ｔｐ ｌ ｍｅ ａ ｏ ｏ ｏ ｉｅ ｍｅ ｒ ｎ ｓ ｆ ａ ｒ ｎｅ ｎｃｕ ｎ ｅ ｍｅ ｔｏ ｎ ｅ ｅ ｔｖ ｔ ｔ ｅ ｏ ｎ ｈａ ｏ ｙ ｒ ｎ ｎ ｃ ｍｐ ｓｔ ｍｂ ａ ｅ ｏｒｇ ｓ ｓ ｐ ｒ ｔｏ ｈａ ｒ ｏ ｅ ａ ａ ｉｎ ｓｍｏ ｅ ｃ ｍｍｅ ｃ ａ ａ ｕ ｎ ｉ ｕ ｔｙ． ｒ ｉ ｌｖ ｌ ｅ ｉ ｎｄ ｓ ｒ
（Ｖ Ｆ ， Ｐ Ｄ ） 纤维 素衍 生物 类 的 醋 酸纤 维 素 （ Ａ ， Ｃ ） 含
硅聚合 物 的 聚二 甲基硅 氧烷 （ Ｄ ） 聚 １ Ｐ ＭＳ 、 一三 甲 基丙炔 （ Ｔ Ｐ ， 酰 亚 胺 （ Ｉ等 ， 些 高 分 子 Ｐ ＭＳ ） 聚 Ｐ） 这
聚合物 材料 通 常作 为制 备杂 化 膜或 基膜 的材 料 。 １３ 纳米 颗粒 杂 化 制 备 气 体 分 离 膜 常 用 无 机 纳 ．
ｏ ｓ ｆ ｒｇ ｓｓ ｐ ｒ ｔｏ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ Ｔｈ ｓ ｒ ｖ ｅ ｆ ｃ ｓ ｓｏ ｈ ｅ ｅ ｔｐ ｏ ｒ ｓ ｎ ｇ ｓｓ ｐ ｒ ｔ ｎ ｍｅ ｄ ｏ ａ ｅ ａ ａ ｉｎ ａ ｅ ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ． ｉ ｅ ｉ ｗ ｏ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｃ ｎ ｒ ｇ ｅ ｓｉ ａ ｅ ａ ａ ｉ ｍ— ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ ａ ｅ ａ ａ ｉ ｎ ｍｅ ｒ ｎ ￣ｎ ｎ ｃ ｍｐ ｓ ｔ ｍ ｂ ａ ｅ ；ｎ ｎ ｐ ｒ ｉ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ：ｇ ｓ ｓ ｐ ｒ ｔ ｍｂ ａ ｅ ａ ｏ ｏ ｏ ｉ ｍｅ ｒ ｎ ｓ ａ ｏ ａ ｔ ｅ ｏ ｅ ｃ
膜 分离 技术 用 于 分 离混 合 气 体 和气 体 净 化 ，
系， 有上界线限制。为了制备高选择性、 高渗透通 量 的气体 分离 膜 ， 多研 究 者 提 出将 无 机 纳 米 颗 许 粒 添 加 到 聚 合 物 中 ， 备 杂 化 纳 米 气 体 分 离 制
膜 ［ 。由于无机 材料具 有 高强 度 、 ５ ｑ］ 高韧 性 、 高稳 定性 ， 机 材 料具 有 高柔 性 、 加 工性 ， 有 可 以及 纳米 材料 的小 尺寸效 应 、 面效 应 、 子效 应 以及 粒子 表 量
个关 键参 数选 择性 和渗透 通量 之间存 在着 制约关
与传统的吸附分离 、 深冷分离和低温冷凝分离相
比 ， 有高 效 、 集约 化 、 具 易 操作 简单 、 备和运行 成 制
本 较 低等优 点 ， 因蕴 含 巨大 商机 而 越 来 越 多被 关 注 引。２ “ ０世纪 ５ ０年 代 开 始 研 究 气 体 分 离 膜 技 术， ２ 到 ０世 纪 ７ ０年 代 末 ， 国 的 Ｍｏ ｓｎｏ公 司 美 ｎａ ｔ
第 １卷 １
第２ 期
上 海 应 用 技 术 学 院 学 报（ 然 科 学 版｝ 自
Ｊ Ｒ Ａ Ｈ Ｎ ＡＩＮ ＴＴ ＥＯ Ｅ ＨＮ Ｌ Ｇ （ ＡＴ ＡＬＳ ／Ｎ Ｅ ＯＵ Ｎ ＬＯＦＳ Ａ ＧＨ Ｓ ＩＵＴ ＦＴ Ｃ Ｏ Ｏ Ｙ Ｎ ＵＲ ＣＥ Ｃ ） Ｉ
Ｖ＿１ １ 。 ２ ０． １Ｎ ．
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｍ ｅ ｒ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｓｆ ｒ ｇ ｓｓ ｐ ｒ ｔ ｎ ａ ｎ ｆｔ ｅ ｍａ ｎ ｄｒ ｃ ｉ ｎ ｆｔ ｅｆ ｔ ｒ ａ ｕ ｉ ｓ ｒ ｃ ： ｍｂ ａ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ａ ｅ ａ ａ ｉ ｓｏ ｅ ｏ ｈ ｉ ｉｅ ｔ ｓｏ ｕ ｕ ｅ ｇ ｓｐ ｒ— ｏ ｏ ｏ ｈ
Hale Waihona Puke Ｎａ ｅ ｎｏ ｏｍ ｐ ｉｅ Ｍ ｅ ｂｒ ｎｅ ｏｒ Ｇａ ｐ ａ ｉ ｏｓ ｔ ｍ ａ ｓ ｆ ｓ Ｓｅ ａｒ ｔｏｎ
Ｃ Ｎ ｉｅ。 Ｈ ＨＥ Ｇｕ ． Ｚ ＡＮＧ Ｌｉ
（ ｃ ｏ ｌ ｆＣｈ ｍ ｉａ ｎ ｖｒ ｎ ｎｔｌ ｇｎ ｅ ｉｇ， ｈ ｎ ｈ ｉＩｓｉｕ ｅｏ ｃ ｎ ｌｇ Ｓ ａ ｇ ａ ０ ２ ５， ｈｉａ Ｓ ｈ ｏ ｅ ｃｌａ ｄ Ｅｎ ｉｏ ｍｅ ａ ｏ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ Ｓ ａ ｇ ａ ｎ ｔｔｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ３ Ｃ ｎ ） ２
等） 纳 米金 属材 料 （ 金 、 等 ） 金 属 氧 化 物 （ 、 如 银 ， 如
可采用 直接 分 散 法 或原 位 聚合 法 ， 于不 容 易 得 对 到的 纳米 粒 子 ， 以采 用 Ｓ ｌ ｅ 法 ， 于 具 有 可 ｏ —Ｇ ｌ 对 层 状 结构 的矿 物质 材料 ， 采用 层 间插入 法 ， 于 可 对 金 属纳 米粒 子 ， 常采 用辐射 合 成法 ， 于 自组 装 则 对 法 ， 用 于制 备 交 替 膜 。其 中直 接 分 散 法 、 ｏ — 常 Ｓ ｌ
属 氧 化 物 、 墨等 ， 石 经过 有 机 化 处 理 ， 可在 其 层 均 问插入 单体 或 聚合 物 ， 成 聚合物 ／ 状纳 米 复合 制 层
膜 材料 ， 层状 矿 物质 来源 丰 富 ， 格便 宜 ； 价 （）Ｓ ｌ ｅ 法 ： 高 化 学 活 性 的 化 合 物 作 ３ ｏ—Ｇ ｌ 将
前 景 。
种 尺 寸 、 态 的纳 米颗 粒 ， 由于纳米 颗粒 易 团聚 形 但
的性 质 ， 以纳米 颗 粒 均 匀 分 散 在 聚合 物 溶 液 中 所
是 此 法应解 决 的首 要 问题 ；
（ ）层 间插 入 法 ： 有 层 状 结 构 的 纳 米 尺 寸 ２ 具 的粘 土 如硅 酸 盐 类 粘 土 、 酸盐 矿 、 酸 盐 类 、 硅 磷 金
物 材料
等人 ｌ］ 用 Ｓｌ ｅ 法 制 备 Ｐ —Ｓｌａ气 体 分 １采 ｏ —Ｇ ｌ Ｉ ｉｃ ｉ 离膜 ， 法能 使 两相分 散 均匀 ， 溶胶 一凝胶 过程 此 且
可 以调 控 ；
（ ） 自组 装 法 ： 要 包 括 Ｌ ｎ ｍｕｒ— Ｂ ｌ ４ 主 ａｇ ｉ ｕ— ｄｅｔ 法 、 ｇ ｔ膜 逐层 自组 装 和仿 生合 成等 方法 ；
１ 纳 米 颗 粒 杂 化 气 体 分 离膜 的 制 备
１ １ 气 体 分离 膜分 离机 理 ． 气 体分 离膜 的基 本 原理 是根 据 不 同气体 在压
力 推动下 透 过膜 的速 率不 同 ， 到分 离 的 目的 ， 达 通 常 气体分 离 膜有 多孔 膜 和致 密膜 两类 。对于 多孔
关 键词 ： 气体 分 离膜 ；杂化 膜 ；纳米 颗粒
中图分 类号 ： Ｑ ０ ８ ８ Ｔ ２ ．
文献标 识码 ： Ａ
Ａ ｅ ｉ ｗ ： ｅ ｒ ｉ ｎ ｆＮ ａｎ０ ｒ ｉ ｌ ｓ Ｆｉｌ ｄ Ｐｏｌ ｅ Ｒ ｖ ｅ Ｐｒ ｐａ ａｔｏ ｏ ｐａ ｔ ｃ ｅ ｌｅ ｙｍ ｒ