有机-无机杂化膜
有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜的制备、表征与应用研究
有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜的制备、表征与应用研究有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜的制备、表征与应用研究引言随着环境污染问题的日益严重和对可持续发展的追求，膜技术作为一种高效、环保的分离技术逐渐受到关注。
在膜技术中，离子交换膜作为一种重要的功能材料，被广泛应用于电力、环保、化工等各个领域。
有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜以其较高的离子交换容量和优良的机械稳定性成为研究热点。
本文将探讨有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜的制备方法、表征手段以及其在各个领域的应用研究。
一、制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜常用的方法之一。
该方法的基本过程包括溶胶制备、凝胶成膜和热处理三步。
首先，通过适当配比和溶解条件，生成一定浓度的溶胶。
然后，使用浸渍、喷涂等方法将溶胶涂覆在亲水性聚合物膜表面，形成有机-无机杂化膜。
最后，通过热处理使溶胶成膜，形成均匀的SiO2膜。
2. 自组装方法自组装方法是一种简单高效的制备有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜的方法。
该方法利用表面活性剂的溶液中分子之间的静电作用和疏水作用，构建自组装的多层结构。
在亲水性聚合物膜表面，先吸附带正电荷的聚阳离子，然后通过静电层层组装，使多层有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜逐渐形成。
二、表征手段1. 离子交换容量测定离子交换容量是评定有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜性能的重要指标之一。
通常使用电导法或滴定法测定离子交换容量。
具体操作时，将膜样品置于含有已知浓度的阳离子的溶液中，根据离子传递过程中的电导或滴定反应，测定膜样品中的阳离子交换量。
2. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）FTIR是一种常用的表征有机-无机杂化SiO2阳离子交换膜结构的手段。
通过测定样品在红外光谱范围内的吸收峰，分析有机-无机杂化SiO2膜中存在的化学键类型和结构特点。
例如，硅-氧键的振动在1000-1100 cm-1范围内，亚甲基基团的振动在2800-3100 cm-1范围内。
膜科学与技术13篇
膜科学与技术1第一篇：膜材料膜科学与技术作为一门新兴的交叉学科，已经在环保、制药、电子等领域得到了广泛应用。
而膜材料是膜科学与技术的核心之一，也是应用最广泛的一种材料。
膜材料通常是由一层或多层材料组成，其特性取决于其制备方法、组成、结构、形态等因素。
膜材料可分为有机膜、无机膜、杂化膜等几类，其中以有机膜最为常见。
有机膜材料广泛应用于水处理、气体分离、生物医药等领域。
如：纳滤膜、反渗透膜、蒸气气化膜等。
无机膜材料优点在于耐高温、高压、强腐蚀等特性，特别适用于化学和生物工艺产业。
杂化膜材料则是研究热点，其优点在于结合有机和无机膜材料的优点，具有结构可调性、性能优异性等优势。
膜材料的制备方法包括溶液浇铸、相转移、自组装、气相沉积、凝胶转换、等离子喷涂等多种。
其中，膜材料的表面形态和结构对其分离性和通量有很大的影响。
例如，高通量中空纤维膜、平板膜、中空纳米纤维膜等，都能在不同的领域提供特定的分离性和通量。
总之，膜材料为膜科学与技术的重要组成部分，在未来的环保、节能、生物医药等领域将会得到广泛应用。
第二篇：膜分离技术膜分离技术是一种将混合物中不同成分物质通过半透膜分离的方法。
膜分离技术是膜科学与技术中最为主要和应用最广泛的领域之一。
膜分离技术的主要原理是利用半透膜的分离性将混合物中的成分分离出来，常被应用于水处理、气体分离、生物医药等领域。
主要分离方法有纳滤、超滤、微滤、反渗透等。
其中，反渗透膜广泛用于淡化海水、制备高纯水等领域。
纳滤膜则广泛应用于分离蛋白质、微生物、胶体等领域。
超滤膜通常用于分离高分子、颗粒、菌体等。
膜分离技术的发展不断推进，开发出的新型材料和制备方法也不断涌现。
在未来，膜分离技术将会更为广泛地应用于制药、食品、环保等领域，为人们带来更为便利和高效的生产方式。
第三篇：膜反应器膜反应器是一种将反应物通过膜反应室中的半透膜反应，常被应用于催化反应、过滤反应、膜生物反应等领域。
是膜科学与技术中的研究热点之一。
义齿树脂基托表面有机-无机杂化膜的制备与研究
义齿树脂基托表面有机-无机杂化膜的制备与研究左伟文;黄华莉;石磊;杨杨;武燃;朱松【摘要】本研究设计合成应用于义齿树脂基托表面的有机-无机杂化膜.由缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷(KH560)和正硅酸乙酯(TEOS)共水解缩合制得杂化硅溶胶;由甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、丙烯酸(AA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)三种单体共聚制得聚合物.两者利用KH560和GMA中的环氧基团进行交联,形成具有互穿网络结构的杂化膜.对膜层的硬度、附着性及抗破裂性等进行表征,并对覆膜后的基托树脂的光泽度、吸水性及溶解性进行测试.实验结果表明,杂化膜不仅具有良好的力学性能,而且提高了基托树脂的光泽度,降低了基托树脂的吸水性和溶解性,最终会提高基托综合性能.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2013(000)010【总页数】5页(P71-75)【关键词】杂化膜;义齿树脂基托;吸水性;溶解性;光泽度【作者】左伟文;黄华莉;石磊;杨杨;武燃;朱松【作者单位】吉林大学口腔医学院,长春130021;吉林大学口腔医学院,长春130021;吉林大学口腔医学院,长春130021;吉林大学口腔医学院,长春130021;吉林大学口腔医学院,长春130021;吉林大学口腔医学院,长春130021【正文语种】中文【中图分类】R783.4目前，中国已步入老龄化社会，可摘局部义齿和全口义齿的应用日益增多，但义齿材料的综合性能还有待进一步提高，研究证实义齿基托树脂的吸水性和溶解性较高则对义齿基托产生的影响较大，包括：影响基托尺寸和颜色稳定性；降低基托力学性能，导致义齿断裂，影响使用寿命［1］；改变基托生物学和化学性能，利于基托中残余单体的释放，进而导致一系列的不良反应，影响患者健康［2］。
国内外研究者试图通过调整基托固化过程［3］及基托材料单体成分［4］，改变抛光方式［5］，添加玻璃纤维［6］、交联剂［7］或纳米填料［8］等方法降低基托树脂吸水性和溶解性，但有的效果不确切，有的会降低基托的其他性能。
有机无机杂化膜
【关键词】 多壁碳纳米管；功能化；有机/无机杂化膜；界面聚合；超滤；反渗透；渗 透汽化；有机-无机杂化膜的研究进展1. 简介传统的有机膜具有柔韧性良好、透气性高、密度低的优点，但是它们的耐溶 剂性、耐腐蚀、耐温度性都较差，而单纯的无机膜虽然强度高、耐腐蚀、耐溶剂、 耐高温，但比较脆，不易加工，因而制备一种兼具有两者优点的膜是目前研究的 热点。
有机-无机杂化膜在有机网络中引入无机质点，改善网络结构，增强了膜 的机械性能，提高了热稳定性，改善和修饰膜的孔结构和分布， 提高膜的渗透性 和分离选择性。
2. 有机-无机杂化膜的结构有机-无机杂化膜按结构可分为3大类：（1）有机相和无机相间以共价键结 合的杂化膜，图1； （2）有机相和无机相间以范德华力或氢键结合的杂化膜，图 2，膜从结构上可以分为在有机基质内分散着无机纳米微粒和在无机基质中添加 纳米高分子微粒；（3）有机改性的陶瓷膜，图3Orgaric monomers图1有机相和无机相以共价键结合的杂化膜or ol ig )mersao^Dolymerizdtion or aandsTE^ion Irorgaric mderiaicur s )rs图2冇机郴和无机相以范德华力或氢键结合的朵化服图3有机改性的陶浇膜谈纳米管自问世以来因其卓越的性能而备受关注。
将碳纳米管与聚合物复合从而提高聚合物3. 有机-无机杂化膜的制备方法制备有机-无机杂化膜的方法包括：溶液-凝胶法、纳米微粒与高分子直接共 混法、原位聚合法等。
这里重点介绍前两种方法。
（1） 溶胶-凝胶法（sol-gel ）溶胶-凝胶法是将无机前驱体溶于水或有机溶剂中形成均匀的溶液，通过水 解、缩合反应生成粒子粒径为纳米级的溶胶，再经干燥转变为凝胶。
用溶胶-凝胶法制备的杂化膜内部有机和无机相易发生分离，不易得到均质 膜。
当无机组分均匀的分散在有机网络中， 且两者间存在一定的相互作用时，易 得到透明均质膜。
采用简单的方法制备一种有机无机杂化复合薄膜
目的：尝试采用简单的方法制备一种有机/无机杂化复合薄膜，使得该薄膜具有快速光致变色的特性，期望能够在自然光的照射下产生多种颜色的变化，勇于信息储存等领域。
特点：（1）无机材料变色慢，但稳定性好；有机材料变色快，但稳定性差；（2）杂化复合后体现高变色效率、高稳定性、多色性？方法：（1）将无机材料作为基体，提供变色用的空穴-电子对；（2）可考虑的无机材料包括TiO2、多酸、WO3、MoO3等，掺杂后能自然光辐照？（3）引入带有变色官能团的有机纳米颗粒，进行纳米及分子尺寸的杂化；（4）如何实现多色性？（引入对应不同波长的官能团）1．《过渡金属-杂多酸-复合杂化-综述-70页》------Progress in Materials Science 51 (2006) 810–879（1）WO3/MoO3：当MoO3含量为8%时光吸收提高十分明显；（2）WO3/TiO2：包括Ti、Nb、Ta、Zn、Zr、等都可以提高光吸收，其中Zr最明显；（3）MoO3/TiO2：效果一般，但出现了两个峰（570纳米、750纳米）；（4）MoO3/TiO2壳-核结构、CdS/MoO3、CdS/WO3：可在可见光区域激发变色；（5）Ag/TiO2：控制银颗粒的大小和形状，可实现随入射光而改变的多色性；（6）无机/无机复合材料：颗粒纳米级相互接触时，能更加有效地形成电荷传输通路，有利光生电子-空穴的分离，因此纳米级颗粒制备十分关键！（7）有机/无机杂化复合材料：将有机（轻质、柔曲、通用）和无机（高强、热稳、耐蚀）性能结合；在二者之间搭建电子或质子的传输通路十分关键；杂化能提高光色性和恢复速度、减小包膜厚度等；（8）溶胶-凝胶法、自组装法等是最常用的方法；（9）分子水平的无机/有机杂化，要在分子内搭建电子传输通路；纳米水平的无机/有机杂化，则要在纳米颗粒之间搭建电子传输通道；（10）纳米级杂化：静电逐层自组装膜（高光色性、高响应、高回复）；聚合物基体中镶嵌的杂化（可避免裂纹、提高膜层稳定性，引入超声振动可获得良好镶嵌颗粒分散）；无机/有机复合基体中颗粒镶嵌的杂化；颗粒锚固于有机长链上的杂化；有机和无机成分的定向有序分层排列杂化；（11）目前的发展方向：发展新的体系以便能实现光学褪色而不需热褪色（光学存储）；发展多色纳米半导体材料；提高光响应时间（信息存储、数据显示、光信号处理、化学开关等，杂化材料在这方面应该更有优势）。
燃料电池用有机-无机杂化质子交换膜的研究进展
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｇ ｎ ｃ— ｉ ｏ ｇ ｎ ｃ Ｈ ｙ ｒ ｄ Ｐｒ ｔ ｎ Ｅｘ ｈａ ｇ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｆ Ｏｒ ａ ｉ — ｎ ｒ ａ ｉ ｂ ｉ ｏ ｏ ｃ ｎ ｅ Ｍ ｅ ｂ ａ ｓ ｆ ｒ Ｆｕ ｌＣｅ ｌ ｍ ｒ ｎｅ ｏ ｅ ｌ Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｓ ｌｃ ｔｏ ｓ
ｒ ｇ ｅｅ ｔ ｎ．Ｔｈ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｎ ｕ ａ ｉ ｔ ｆｔｅ ｐ ｏｏ ｘ ｈ ｎ ｅ ｍｅ ｒ ｎ ｉｅ ｔ ｅｅ ｍｉｅ ｈ ｅｆｒ ｎ ｅ ａ ｄ ｌｎ ｉ ｌ ｃｒ ｎ ｏ ｅｃ ａａ ｔｒ ｔｃ ａ ｄ ｄ ｒｂ ｌ ｙ ｏ ｈ ｒｔ ｎ ｅ ｃ ａ ｇ ｍ ａ ｅ ｄ ｒ ｃｌ ｄ ｔｒ ｎ ｄ ｔ ｅ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｏ — ｉ ｉ ｂ ｙ ｎ
键部件之一 ， 它起 到分 隔燃料和氧化剂 、 传导质子和绝缘 电子 的作用 ， 其性 能和寿命 直接决定 电池的性能和寿命 。本 文主要介 绍了有 机无机杂化质子交换膜的特点 ， 并对 近几年 的发展状况进行 了综述 ， 就其设计原理 、 制备方法及优缺点作了简要评述 。
关键 词 ： 燃料电池； 质子交换膜； 有机无机； 杂化
ｂ ａ ｅ ｓ ｄ ｆｒｆ ｅ ｅｌ ｒ ｎ ｒｄ ｃ ｄ ｒ ｎ ｓ ｕ ｅ ｏ ｕ ｌｃ ｉ ｗｅ ｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ．Ｔｈ ａｅ ｏ ｅ ｆｈ ｂ ｄ ｍｅ ｒ ｎ ｓ，ｐ ｅ ａ ａｉｎ ｍｅｈ ｄ ｓ ｅ ｃ ｔｇ ｒ ｓｏ ｙ ｒ ｍｂ ａ ｅ ｉ ｉ ｒｐ ｒ ｔ ｔ ｏ ｓ，ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｄ ｐｏ ｅｔｅ ｏ ｔ ｔｒ ｓａ ｒ ｐ ｒｉｓ ｕ ｎ ａ ｌ ａ ｅ ｉ ｒｎ ｉ ｌｓｗｅ ｅ ｒｖｅ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｒｓ ａ ｃ ｒ ｎ ｓｏ ｈ ｙ ｒｄ ｍｅ ｒ ｎ ｓｗｅｅ ａｓ ｒ ｄｃｅ ｓｗｅｌ ｓ ｄ ｓｇ ｐ ｃｐｅ ห้องสมุดไป่ตู้ ｒ ｅ ｉｗｅ ｈ ｅ ｅ ｒｈ ｔｅ ｄ ｆｔ ｅ ｈ ｂ ｍｂ ａ ｅ ｒ ｌｏ ｐ ｅ ｉｔｄ． ｎ ｉ ｎ ｉ
十七氟癸基修饰的有机-无机杂化二氧化硅膜材料的制备及气体分离性能
十七氟癸基修饰的有机-无机杂化二氧化硅膜材料的制备及气体分离性能宋霖;韦奇;郝润秋;聂祚仁;李群艳【摘要】以十七氟癸基三乙氧基硅烷( PFDTES)和1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了十七氟癸基修饰的SiO2溶胶,采用浸渍提拉法在γ-Al2 O3/α-Al2O3多孔陶瓷支撑体上涂膜,然后在N2气氛保护下烧结成完整无缺陷的有机-无机杂化SiO2膜.利用扫描电子显微镜对膜材料的形貌进行观察,通过动态光散射技术对溶胶粒径及分布进行测试,利用视频光学接触角测量仪、红外光谱仪和热分析仪表征了十七氟癸基修饰对有机-无机杂化SiO2膜疏水性的影响.结果表明,十七氟癸基已经成功修饰到SiO2膜材料中,且随着PFDTES加入量的增大,溶胶粒径和膜材料对水的接触角不断增大.当n(PFDTES)∶n(BTESE)=0.25∶1时,溶胶粒径分布较窄,平均粒径为3.69 nm,膜材料对水的接触角为(112.0±0.4)°.在修饰后的有机-无机杂化SiO2膜中H2的输运遵循微孔扩散机理,在300℃时,H2的渗透率达到5.99×10-7mol·m-2·Pa-1·s-1,H2/CO和H2/CO2的理想分离系数分别达到9.54和5.20,均高于Knudsen扩散的理想分离因子,表明膜材料具有良好的分子筛分效应.%Hydrophobic organic-inorganic hybrid silica sols were prepared using 1,2-bis(triethoxysilyl) ethane (BTESE) and 1H,1H,2H,2H-perfluorodecyltriethoxysilane(PFDTES) as precursors under acidic condition, then the sols were deposited on γ-Al2O3/α-Al2O3 substrates by dip-coating under clean room condition. The cross-sectional morphology, particle size of the sols and hydrophobic property of the membranes were characterized by means of SEM, DLS, FTIR, water contact angle measurement and thermogravimetric analysis.The results show that the particle size of sols and the water contact angle of supported membranes increase with increasing the amount of PFDTES in the mixture. A narrow sol particle size distribution centered at 3. 69 nm and a water contact angle of (112.0±0.4) ° were obtained at aBTESE/PFDTES molar ratio of 0.25: 1. At 300 ℃, the membr ane shows a high H2 permeance of 5. 99×10-7mol·m-2·Pa-1·s-1 and a H2/CO andH2/CO2 permselectivity of 9. 54 and 5. 20, respectively, which were higher than the corresponding Knudsen value(H2/ CO=3.74, H2/CO2=4. 69). The H2 transport in the modified silica membranes is subjected to a micropore diffusion mechanism.【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2012(033)008【总页数】6页(P1670-1675)【关键词】有机-无机杂化SiO2膜;溶胶-凝胶法;疏水性;气体分离【作者】宋霖;韦奇;郝润秋;聂祚仁;李群艳【作者单位】北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124;北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124;北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124;北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124;北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124【正文语种】中文【中图分类】O613.7氢气分离技术是化石燃料制氢工艺中最重要的步骤之一.膜分离法具有投资少、能耗低、装置及操作简单、可在温和条件下实现连续分离及对环境友好等优点［1～3］，极具发展前景.用于氢气分离的膜材料主要有分子筛膜、金属Pd膜和微孔陶瓷膜等，其中无定形的微孔SiO2膜被认为是最能接近工业应用的氢气分离材料之一［4～7］.但SiO2膜的水热稳定性差，长期暴露于水热环境下会发生分解反应，从而导致膜破裂形成缺陷，影响气体分离效果［8］.为了提高SiO2膜的水热稳定性，众多研究者开展了大量工作:(1)将过渡金属离子掺杂到SiO2骨架中以提高膜材料的稳定性，因为氧原子与过渡金属形成的共价键比硅氧键更稳定［9，10］;(2)通过化学修饰在SiO2膜表面引入疏水基团，提高膜材料的疏水性，减少水分子在膜材料表面的吸附，降低水分子对Si—O—Si结构的破坏.1999年，de Vos等［11］首次将甲基修饰到SiO2膜表面，使其疏水性能得到显著提高.而后Wei等［12］制备了三氟丙基修饰的SiO2膜，在努力提高SiO2膜渗透率和分离系数的同时也提高了其抵抗水汽的性能.上述SiO2膜材料都是以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体制备的，膜材料的骨架依然是—Si—O—Si—网络结构，由于这种结构在水热环境下易水解，导致所制备的SiO2膜的长期水热稳定性不够理想.用1，2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)作为前驱体制备有机-无机杂化SiO2膜，基于BTESE的膜材料骨架主要由—Si—C—C—Si—结构组成，与—Si—O—Si—结构相比，在水热环境下不会发生水解反应而导致膜材料产生缺陷.Kanezashi等［13］以BTESE为前驱体，在以α-Al2O3为基体、SiO2-ZrO2为过渡层的管式载体表面涂膜，于300℃焙烧30 min后得到具有较高He和H2渗透通量的有机-无机杂化SiO2膜.Castricum等［14，15］分别以甲基三乙氧基硅烷(MTES)和TEOS以及MTES和BTESE为前驱体制备了SiO2膜，结果显示，基于BTESE的有机-无机杂化SiO2膜与传统无机SiO2膜及甲基化SiO2膜相比，在正丁醇脱水的渗透汽化环境下，水热稳定性得到显著提高.尽管基于BTESE的有机-无机杂化SiO2膜比基于TEOS的无机SiO2膜具有更高的水热稳定性，但BTESE的水解缩聚反应过程也会在膜材料骨架中引入少量的—Si—O—Si—结构，加上有机-无机杂化SiO2膜还具有一定的亲水性［16］，因而在水热环境下膜中的—Si—O—Si—结构还有可能受到水分子的攻击.为了减小水分子对有机-无机杂化SiO2膜的破坏，本文通过溶胶修饰的方法，用十七氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)代替部分BTESE作为共前驱体，经共水解缩合反应制备有机-无机杂化SiO2膜，以提高膜的疏水性能，并研究了十七氟癸基修饰对溶胶结构的影响以及修饰后有机-无机杂化SiO2膜的氢气渗透和分离性能.1.1 实验原料1，2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)，分析纯，Sigma-Aldrich化学有限公司;十七氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)，分析纯，Alfa Aesar化学有限公司;硝酸，优级纯，广东汕头市西陇化工厂;无水乙醇(EtOH)，分析纯，北京化工厂;去离子水，由优普ULUP-Ⅰ-10T型超纯水机制备.1.2 有机-无机杂化SiO2溶胶及膜材料的制备首先将BTESE和PFDTES在冰水浴中搅拌，使其混合均匀，然后加入无水乙醇继续搅拌，最后逐滴加入事先按比例混合好的浓硝酸和蒸馏水，再继续搅拌一段时间后，将此混合物于60℃水浴中剧烈搅拌3 h，最终混合物的摩尔比为n(BTESE)∶n(PFDTES)∶n(EtOH)∶n(H2O)∶n(HNO3)=1∶x∶10.5∶5.25∶0.1(x =0，0.11，0.25和0.43)，反应结束后得到无色透明的十七氟癸基修饰的有机-无机杂化SiO2溶胶.将新制备的溶胶用无水乙醇以1∶19(体积比)稀释，然后通过浸渍提拉法(Dip-coating)将其涂覆在γ-Al2O3/α-Al2O3多孔陶瓷支撑体上.为了避免空气微颗粒在膜材料表面形成缺陷，整个涂膜过程在100级洁净室中进行.涂膜后于380℃煅烧4 h，为了防止氧化，在煅烧过程中以N2作为保护气.为了得到无缺陷的SiO2膜，上述涂膜和煅烧过程需重复4次.将剩余的SiO2溶胶干燥成凝胶，然后在380℃及N2气氛下煅烧4 h，得到无支撑的十七氟癸基修饰的有机-无机杂化SiO2膜.修饰的SiO2膜样品根据PFDTES的化学计量标记为(xPFDTES)BTESE(x=0，0.11，0.25和0.43).1.3 有机-无机杂化SiO2膜的表征有支撑有机-无机杂化SiO2膜的断面和表面形貌用JEOL JSM-7001F型扫描电镜观察.采用OCA20视频光学接触角测量仪(德国Dataphysics公司)测量膜材料的接触角(CA)，室温下，将体积为2 μL的水滴以1 μL/s的速度滴在有支撑SiO2膜的表面，然后测量水滴在膜材料表面的接触角.热重分析在STA449C/1/G型热分析仪(德国耐驰公司)上进行，将(0PFDTES)BTESE样品和(0.25PFDTES)BTESE样品放入相对湿度为70%～80%、温度为40℃的水热环境中分别陈化20和40 d后进行热重分析，在30 mL/min的N2气吹扫下，以10℃/min的升温速度从室温加热到650℃.利用Nicolet 5700型傅里叶变换红外光谱仪(美国热电公司)测定(0PFDTES)BTESE和(0.25PFDTES)BTESE样品的红外光谱.通过动态光散射技术(DLS)，在Zetasizer Nano ZS 90型激光粒度仪(英国马尔文公司)上进行溶胶粒径及分布测试.H2的渗透和分离性能测试在自制的气体渗透和分离装置上完成，有支撑有机-无机杂化SiO2膜采用柔性石墨垫片密封，膜材料两端的压力差用CWY100精密数字压力表(西安创威科技公司)测量，调节稳压阀使得膜材料两侧压差为0.1 MPa，随后加热渗透装置，待温度恒定后用电子气体流量计(Alicat Scientific Inc.公司)测量气体的质量流量.2.1 有支撑有机-无机杂化SiO2膜的形貌图1为有支撑有机-无机杂化SiO2膜的断面和表面的SEM照片.从图1(A)可见，膜体系主要由三层组成:顶层为有机-无机杂化SiO2膜，厚度约170 nm;中间为γ-Al2O3过渡层;底层为α-Al2O3多孔陶瓷.这说明有机-无机杂化SiO2膜已浸涂到γ-Al2O3/α-Al2O3衬体上.由图1(B)可见，该膜材料的表面平整光洁，无明显的裂纹和大孔等严重缺陷.2.2 有支撑有机-无机杂化SiO2膜的疏水性能图2是水滴在有支撑有机-无机杂化SiO2膜表面的照片.由图2可见，水滴在未修饰膜表面的接触角只有(49.0±0.5)°［图2(A)］，随着PFDTES加入量的增大，接触角不断增大［图2(B)～(D)］，且膜材料由亲水变成疏水，这是由于膜表面的部分羟基被疏水的十七氟癸基取代所致.从图2(C)可见，当n(PFDTES)∶n(BTESE)=0.25∶1时，接触角达到(112.0±0.4)°，与文献［17］中制备的三氟丙基修饰SiO2膜、文献［18］中制备的苯基修饰SiO2膜和文献［19］中制备的乙烯基修饰SiO2膜进行对比发现，当达到相同的接触角时，本文所需要修饰的十七氟癸基的量比三氟丙基、苯基和乙烯基少很多，说明修饰十七氟癸基比修饰三氟丙基、苯基和乙烯基具有更强的疏水效果.从图2(C)和(D)中还可以看出，水滴在(0.25PFDTES)BTESE和(0.43PFDTES)BTESE表面上的接触角分别为(112.0±0.4)°和(112.7±0.9)°，两者相差无几.这是因为修饰量达到一定程度后，修饰到膜材料表面的十七氟癸基密度增大，由于十七氟癸基是长链基团，占据较大的空间位阻，所以即使修饰量增大，十七氟癸基也较难取代更多的表面羟基，因而膜材料的疏水性能未能进一步提高.图3是无支撑有机-无机杂化SiO2样品在水热环境(温度40℃、相对湿度70% ～80%)处理前后的热重分析结果.可见，(0PFDTES)BTESE膜材料陈化20和40 d后有明显的失重，失重量分别为8%和10%，且随着陈化时间的延长，失重量逐渐增加.失重开始温度为50℃左右，这是物理吸附水的脱附引起的，到150℃左右这一阶段失重基本完成.而未陈化的(0PFDTES)BTESE膜材料在50～150℃基本未失重，说明在湿热环境的陈化过程中，膜材料表面未反应的硅醇悬键将水蒸气吸附在膜的表面，这会严重影响膜的结构和性能，导致孔径发生变化，从而影响气体分离效果［20，21］. 而(0.25PFDTES)BTESE膜材料无论是未陈化还是陈化20 d或40 d，在50～150℃基本没有失重，表明用疏水基团(十七氟癸基)修饰的膜材料在湿热环境下基本没有吸附水蒸气.与(0PFDTES)BTESE膜材料的失重行为相比，(0.25PFDTES)BTESE膜材料展现了优异的疏水性能.图4为修饰前后的有机-无机杂化SiO2膜的FTIR谱图.其中1048 cm－1处的吸收峰为Si—O—Si伸缩振动的特征峰，3455 cm－1处为物理吸附水的吸收峰，1628 cm－1处的吸收峰对应表面羟基Si—OH.对于十七氟癸基修饰的样品，1248和1150 cm－1处的吸收峰对应于C—F的振动峰，而未修饰的SiO2样品在上述波数处均未出现吸收峰，说明十七氟癸基已经成功修饰到SiO2膜材料中，且经过380℃的煅烧，C—F键并没有被破坏.从图4还可看出，未修饰的SiO2膜在3455 cm－1处归属于物理吸附水的吸收峰非常强烈，说明未修饰的膜材料疏水性较差;而十七氟癸基修饰后的膜材料吸附水的吸收峰则较弱，说明经修饰后膜材料的疏水性得到增强.同时还可以看出，随着PFDTES的加入，膜材料中Si—OH在1628 cm－1处的吸收峰明显减弱，表明Si—OH浓度逐渐降低，这是由于十七氟癸基取代膜材料中的部分羟基，增强了膜材料的疏水性能，这与图2接触角测量结果一致.2.3 溶胶粒径及分布基于BTESE的有机-无机杂化SiO2膜材料的结构主要由溶胶-凝胶反应所得的低聚物经过进一步组合而成，所谓的溶胶胶粒指的即是这些由Si—C—C—Si结构单元组成的低聚物.PFDTES的分子结构上存在一个没有反应活性的基团，即十七氟癸基，当BTESE和PFDTES进行共水解缩聚反应形成溶胶时，它并不参与反应，其结果是这些基团与硅原子形成悬键伸出低聚物的外表面，形成所谓的“分支”，低聚物通过这些分支的相互穿插，即可得到膜材料的微孔结构，因而这些低聚物的尺寸即溶胶胶粒的粒径对BTESE膜材料的孔结构起到重要的调控作用.本文利用十七氟癸基的修饰来提高膜材料的疏水性，必然对溶胶胶粒产生影响，因此必须综合考虑十七氟癸基对膜材料的疏水性及溶胶胶粒的影响.图5是不同修饰量的有机-无机杂化SiO2溶胶的粒径分布图.由图5可见，(0.11PFDTES)BTESE的粒径较小(平均1.74 nm)，且粒径分布较窄(1.50～2.01 nm);随着PFDTES加入量的增大，SiO2溶胶的平均粒径逐渐增大，粒径分布也逐渐变宽;(0.43PFDTES)BTESE的平均粒径达到了12.73 nm，粒径分布也较宽(8.72～18.17 nm).这是因为十七氟癸基的分子链较长，当修饰量增大时，修饰到—Si—C—C—Si—网络结构上致使整个溶胶粒径变大.选择溶胶进行涂膜时，溶胶粒径大小最好与γ-Al2O3/α-Al2O3多孔陶瓷支撑体的孔径(约4 nm)相近，因为选择粒径大的溶胶(＞10 nm)进行涂膜会得到较厚的SiO2膜层，导致膜层易形成裂纹或其它严重缺陷，从而影响膜层的分离效果［22］.另外，过大的溶胶胶粒必然使得膜材料的孔径过大，不利于气体分子的分离;而粒径过小时，溶胶颗粒可能直接进入γ-Al2O3/α-Al2O3支撑体的孔隙中，也会使膜层形成缺陷.由图5可见，(0.25PFDTES)BTESE溶胶的平均粒径为3.69 nm，且粒径分布较窄，疏水性能也较好［对水的接触角为(112.0±0.4)°］，因此本文选择(0.25PFDTES)BTESE溶胶涂膜并进行气体分离实验.2.4 单组分气体渗透和分离性能图6为(0.25PFDTES)BTESE膜体系在不同温度下H2，CO2，CO和SF6的渗透率，表1为不同温度下H2/CO，H2/CO2，H2/SF6，CO/SF6和CO2/SF6的理想分离系数及其 Knudsen扩散分离因子.从图6和表1可见，H2的渗透率随着温度的升高逐渐增大，300℃时达到5.99×10－7mol·m－2·Pa－1·s－1;H2/CO2，H2/CO和H2/SF6的理想分离系数分别达到了5.20，9.54和39.08，均高于各自的Knudsen扩散分离因子(H2/CO2=4.69，H2/CO=3.74，H2/SF6=8.54)，说明H2在膜材料中的输运行为主要遵循微孔扩散机理，且膜材料在此温度下对H2/CO2，H2/CO和H2/SF6的分离起到了分子筛分的作用.H2，CO2，CO和SF6的分子动力学直径分别为0.289，0.33，0.376和0.55 nm，SF6只能在尺寸大于0.55 nm的微孔或介孔甚至微缺陷中输运.从图6可以看出，SF6的渗透率随着温度的升高而降低，说明SF6的输运受到Knudsen扩散机制的控制.而H2，CO2和CO气体分子既能进入到小于0.55 nm的微孔中输运，也能在大于0.55 nm的微孔或介孔甚至微缺陷中输运，因而理论上CO和CO2气体的输运既可能遵循微孔扩散机理，也可能受Knudsen扩散机制的控制.从图6可见，CO2和CO的渗透率随着温度的升高而降低，其气体分子的输运呈现出Knudsen扩散现象，然而从表1可见，在不同温度时CO/SF6和CO2/SF6的分离系数均大于各自的Knudsen扩散分离因子，这说明CO和CO2气体的输运确实也受到微孔扩散机理的控制.在温度为50℃时，膜材料对于H2/CO的理想分离系数低于其Knudsen扩散分离因子;在温度为50～250℃时，膜材料对于H2/CO2的理想分离系数低于其Knudsen扩散分离因子.这可能是由于在此温度下CO和CO2的输运主要受到Knudsen扩散机制的控制，导致其在温度降低时渗透率增加，从而使得H2/CO和H2/CO2的理想分离系数降低.综上所述，通过十七氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)和1，2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)的共水解缩聚反应可得到稳定的有机-无机杂化SiO2溶胶，溶胶的粒径随着PFDTES修饰量的增加而增大.当n(PFDTES)∶n(BTESE)=0.25∶1时，溶胶的平均粒径为3.69 nm，分布范围较窄，用此溶胶在γ-Al2O3/α-Al2O3多孔陶瓷支撑体上涂覆的有机-无机杂化SiO2膜［(0.25PFDTES)BTESE］对水的接触角可达(112.0±0.4)°.300 ℃时该膜材料的 H2 渗透率达到5.99×10－7mol·m－2·Pa－1·s－1，H2/CO2，H2/CO和H2/SF6的分离系数分别为5.20，9.54和39.08，均高于Knudsen扩散的理想分离因子，表现出良好的分子筛分效应.［1］ Kawi S.，Lai mun.［J］，1998，13:1047—1053 ［2］ Anita R.，Sunil A.，Yang S.S..Renew.Energ.［J］，2010，35:2649—2655［3］ Zahmakiran M.，Ayvali T.，Akbayrak S.，Cali?kan S.，elik D.，Ozkar S..Catalysis Today［J］，2011，170(1):76—84［4］ Araki S.，Imasaka S.，Tanaka S.，Miyake Y..J.Membr.Sci.［J］，2011，380:41—47［5］ Catalano J.，Baschetti M.G.，Sarti G.C..Int.J.Hydrogen.Energ.［J］，2011，36(14):8658—8673［6］ Pomerantz N.，Ma Y.H..J.Membr.Sci.［J］，2011，370:97—108 ［7］ Varela-Gandia F.J.，Berenguer-Murcia A.，Lozano-Castello D.，Cazorla-Amoros D..J.Membr.Sci.［J］，2011，378:407—414［8］ Imai H.，Morimoto H.，Tominaga A.，Hirashima H..J.Sol-GelSci.Technol.［J］，1997，10:45—54［9］ Uhlmann D.，Liu S.，Ladewing B.P.，Diniz da Costa J.C..J.Membr.Sci.［J］，2009，326(2):316—321［10］ WEI Na-Na(魏娜娜)，WEI Qi(韦奇)，LI Zhen-Jie(李振杰)，LI Qun-Yan(李群艳)，NIE Zuo-Ren(聂祚仁).J.Inorg.Mater.(无机材料学报)［J］，2010，25(10)，1047—1052［11］ de Vos R.M，Wilhelm F.M.，Henk V..J.Membr.Sci.［J］，1999，158:277—278［12］ Wei Q.，Wang F.，Nie Z.R.，Song C.L.，Wang Y.L.，LiQ.Y..J.Phys.Chem.B［J］，2008，112:9354—9359［13］ Kanezashi M.，Yada K.，Yoshioka T.，Tsuru T..J.Membr.Sci.［J］.2010，348:310—318［14］ Castricum H.L.，Sah A.，Kreiter R.，Blank D.H.A.，Vente J.F.，ten Elshof J.E..J.Mater.Chem.［J］，2008，18:2150—2158［15］ Castricum H.L.，Sah A.，Geenevasen J.A.J.，Kreiter R.，BlankD.H.A.，Vente J.F.，ten Elshof J.E..J.Sol-Gel.Sci.Technol.［J］，2008，48:11—17［16］ DUAN Xiao-Yong(段小勇)，WEI Qi(韦奇)，HE Jun(何俊)，LI Qun-Yan(李群艳)，NIE Zuo-Ren(聂祚仁).Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报)［J］，2011，32(10):2256—2261［17］ WANG Fei(王飞)，WEI Qi(韦奇)，WANG Yan-Li(王艳丽)，YU Chun-Xiao(于春晓)，ZHONG Zhen-Xing(钟振兴)，LI Qun-Yan(李群艳)，NIE Zuo-Ren(聂祚仁).Acta Chim.Sin.(化学学报)［J］，2008，66(1):44—48［18］ LI Zhen-Jie(李振杰)，WEI Qi(韦奇)，WEI Na-Na(魏娜娜)，LI Qun-Yan(李群艳)，NIE Zuo-Ren(聂祚仁).Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报)［J］，2010，31(12):2482—2487［19］ Wei Q.，Wang Y.L.，Nie Z.R.，Yu C.X.，Li Q.Y.，Zou J.X.，LiC.J..Microp.Mesop.Mater.［J］，2008，11:97—103［20］ Turov V.V.，Mironyuk I.F..Colloid Surface A［J］，1998，134:257—263［21］ WEI Qi(韦奇)，LI Jian-Lin(李建林)，SONG Chun-Lin(宋春林)，LIU Wei(刘卫)，CHEN Chu-Sheng(陈初升).J.Inorg.Mater.(无机材料学报)［J］，2004，19(2):417—423［22］ Castricum H.L.，Sah A.，Kreiter R.，Blank D.H.A.，Vente J.F.，ten Elshof mun.［J］，2008，9:1103—1105【相关文献】［1］ Kawi S.，Lai mun.［J］，1998，13:1047—1053［2］ Anita R.，Sunil A.，Yang S.S..Renew.Energ.［J］，2010，35:2649—2655［3］ Zahmakiran M.，Ayvali T.，Akbayrak S.，Cali?kan S.，elik D.，Ozkar S..Catalysis Today［J］，2011，170(1):76—84［4］ Araki S.，Imasaka S.，Tanaka S.，Miyake Y..J.Membr.Sci.［J］，2011，380:41—47 ［5］ Catalano J.，Baschetti M.G.，Sarti G.C..Int.J.Hydrogen.Energ.［J］，2011，36(14):8658—8673［6］ Pomerantz N.，Ma Y.H..J.Membr.Sci.［J］，2011，370:97—108［7］ Varela-Gandia F.J.，Berenguer-Murcia A.，Lozano-Castello D.，Cazorla-Amoros D..J.Membr.Sci.［J］，2011，378:407—414［8］ Imai H.，Morimoto H.，Tominaga A.，Hirashima H..J.Sol-Gel Sci.Technol.［J］，1997，10:45—54［9］ Uhlmann D.，Liu S.，Ladewing B.P.，Diniz da Costa J.C..J.Membr.Sci.［J］，2009，326(2):316—321［10］ WEI Na-Na(魏娜娜)，WEI Qi(韦奇)，LI Zhen-Jie(李振杰)，LI Qun-Yan(李群艳)，NIE Zuo-Ren(聂祚仁).J.Inorg.Mater.(无机材料学报)［J］，2010，25(10)，1047—1052［11］ de Vos R.M，Wilhelm F.M.，Henk V..J.Membr.Sci.［J］，1999，158:277—278 ［12］ Wei Q.，Wang F.，Nie Z.R.，Song C.L.，Wang Y.L.，Li Q.Y..J.Phys.Chem.B［J］，2008，112:9354—9359［13］ Kanezashi M.，Yada K.，Yoshioka T.，Tsuru T..J.Membr.Sci.［J］.2010，348:310—318［14］ Castricum H.L.，Sah A.，Kreiter R.，Blank D.H.A.，Vente J.F.，ten ElshofJ.E..J.Mater.Chem.［J］，2008，18:2150—2158［15］ Castricum H.L.，Sah A.，Geenevasen J.A.J.，Kreiter R.，Blank D.H.A.，Vente J.F.，ten Elshof J.E..J.Sol-Gel.Sci.Technol.［J］，2008，48:11—17［16］ DUAN Xiao-Yong(段小勇)，WEI Qi(韦奇)，HE Jun(何俊)，LI Qun-Yan(李群艳)，NIE Zuo-Ren(聂祚仁).Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报)［J］，2011，32(10):2256—2261［17］ WANG Fei(王飞)，WEI Qi(韦奇)，WANG Yan-Li(王艳丽)，YU Chun-Xiao(于春晓)，ZHONG Zhen-Xing(钟振兴)，LI Qun-Yan(李群艳)，NIE Zuo-Ren(聂祚仁).Acta Chim.Sin.(化学学报)［J］，2008，66(1):44—48［18］ LI Zhen-Jie(李振杰)，WEI Qi(韦奇)，WEI Na-Na(魏娜娜)，LI Qun-Yan(李群艳)，NIE Zuo-Ren(聂祚仁).Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报)［J］，2010，31(12):2482—2487［19］ Wei Q.，Wang Y.L.，Nie Z.R.，Yu C.X.，Li Q.Y.，Zou J.X.，LiC.J..Microp.Mesop.Mater.［J］，2008，11:97—103［20］ Turov V.V.，Mironyuk I.F..Colloid Surface A［J］，1998，134:257—263［21］ WEI Qi(韦奇)，LI Jian-Lin(李建林)，SONG Chun-Lin(宋春林)，LIU Wei(刘卫)，CHEN Chu-Sheng(陈初升).J.Inorg.Mater.(无机材料学报)［J］，2004，19(2):417—423［22］ Castricum H.L.，Sah A.，Kreiter R.，Blank D.H.A.，Vente J.F.，ten Elshof mun.［J］，2008，9:1103—1105(Ed.:N，K，M)。
有机-无机杂化透醇膜制备及其渗透汽化性能研究的开题报告
有机-无机杂化透醇膜制备及其渗透汽化性能研究的开题报告一、选题背景及研究意义随着环境保护意识的增强和能源形势的不断变化，膜技术逐渐成为了工业分离与净化、脱盐淡化、废水回收等领域的重要技术手段。
而在这些领域中，透醇膜又是一种备受关注的膜材料，其在甲醇和醇类混合物的脱水和回收、水溶性小分子的分离和纯化等方面具有广泛的应用价值。
目前透醇膜的研究主要集中在纯化有机物和混合物、降低在膜孔径内物质的积聚和膜稳定性的提高等方面，但绝大部分的研究都是针对有机膜而言的，对于无机有机杂化透醇膜的研究却相对较少。
因此，本研究拟采用无机有机杂化透醇膜进行甲醇溶液的分离，以探究其制备方法及性能，并为相关领域的应用提供技术支撑。
二、研究内容及方案1.研究内容（1）无机有机杂化透醇膜的制备方法研究，包括材料选择、制备工艺和条件等方面的优化和探究；（2）透醇膜的形貌、结构、成分和性能的表征和分析，主要研究膜材料的孔径大小、热稳定性、机械性能和分离性能等方面；（3）甲醇溶液的渗透汽化试验及性能研究，包括渗透通量、分离率、选择性和膜寿命等方面的评价。
2.研究方案（1）无机有机杂化透醇膜的制备方法研究选取铝酸盐、二氧化硅等无机材料和丙烯酸、4-氨基苯甲酸等有机材料进行有机-无机杂化，通过溶胶-凝胶法、原水凝胶法等制备方法制备出无机有机杂化透醇膜。
（2）透醇膜的形貌、结构、成分和性能的表征和分析采用扫描电镜、透射电镜、傅里叶变换红外光谱等手段表征膜材料的结构、成分和形貌，并通过热重分析、拉伸实验等手段测试膜材料的热稳定性、机械性能等参数。
（3）甲醇溶液的渗透汽化试验及性能研究设计并进行渗透汽化实验，对不同浓度的甲醇溶液进行分离，测定渗透通量、分离率、选择性和膜寿命等性能参数。
三、预期成果及研究意义本研究将以无机有机杂化透醇膜为研究对象，详细探究其制备方法及性能，并对甲醇溶液的分离性能进行评价，预期达到以下研究成果：（1）成功制备出无机有机杂化透醇膜，并分析其结构、成分和形貌等参数；（2）评价膜材料的性能，包括孔径大小、热稳定性、机械性能和分离性能等方面，同时对甲醇溶液的分离性能进行系统评价；（3）为透醇膜在甲醇和醇类混合物的脱水和回收、水溶性小分子的分离和纯化等领域的应用提供技术支撑，促进相关行业的发展。
多元化合物薄膜太阳能电池的分类
多元化合物薄膜太阳能电池的分类多元化合物薄膜太阳能电池可根据其结构和材料的不同进行分类。
本文将介绍几种常见的多元化合物薄膜太阳能电池，并对其特点和应用进行详细阐述。
一、有机-无机杂化太阳能电池有机-无机杂化太阳能电池是一种采用有机半导体和无机半导体材料相结合的太阳能电池。
这种电池的有机半导体材料可实现低成本、可溶性和柔性加工，而无机半导体材料能够提供较高的载流子迁移率和稳定性。
有机-无机杂化太阳能电池的光电转换效率较高，可达到10%以上。
此外，由于其材料的可溶性和柔性加工性，该电池可以在柔性器件上实现大面积的制备，具有很大的应用潜力。
二、全无机薄膜太阳能电池全无机薄膜太阳能电池是指电池中所有材料均为无机材料的太阳能电池。
常见的全无机薄膜太阳能电池有硒化铜铟镓(CIGS)太阳能电池和硒化铅(PbS)太阳能电池。
CIGS太阳能电池具有高光电转换效率和较好的稳定性，是目前较为成熟的太阳能电池技术之一。
而PbS太阳能电池则具有较宽的光谱响应范围和较高的光电转换效率。
全无机薄膜太阳能电池在低成本、高效率和长寿命等方面具有优势，是未来太阳能电池的发展方向之一。
三、有机薄膜太阳能电池有机薄膜太阳能电池是一种采用有机分子材料作为光吸收层的太阳能电池。
有机薄膜太阳能电池具有制备简单、柔性加工、低成本等优点。
然而，由于有机材料的载流子迁移率较低，因此其光电转换效率较低，目前一般在5%左右。
有机薄膜太阳能电池的研究重点主要集中在提高光电转换效率和稳定性方面，以期实现商业化应用。
四、钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池是一种新兴的太阳能电池技术。
钙钛矿材料具有良好的光吸收特性和较高的电子迁移率，使得钙钛矿太阳能电池具有较高的光电转换效率。
此外，钙钛矿材料制备方法简单，成本较低。
然而，钙钛矿太阳能电池的稳定性仍然是一个挑战，需要进一步的研究和改进。
多元化合物薄膜太阳能电池具有不同的分类。
有机-无机杂化太阳能电池、全无机薄膜太阳能电池、有机薄膜太阳能电池和钙钛矿太阳能电池都是目前研究较为活跃的领域。
有机-无机杂化发光材料
有机-无机杂化发光材料1. 引言1.1 介绍有机-无机杂化发光材料的概念有机-无机杂化发光材料是近年来备受关注的研究领域，它是由有机材料和无机材料通过特定的制备方法进行复合而成的新型材料。
有机材料通常具有良好的柔性和可溶性，而无机材料则具有优秀的光电性能和稳定性，将两者进行杂化可以充分发挥各自特点，实现性能的协同提升。
这种杂化结构不仅可以实现材料性能的多元化调控，还可以拓展材料的应用范围，具有潜在的广泛应用前景。
有机-无机杂化发光材料的研究不仅可以为新型光电器件的设计和制备提供新思路，还可以促进材料科学领域的跨学科交叉融合。
深入探讨有机-无机杂化发光材料的概念及其制备方法、性质、应用领域和发展趋势，对推动材料科学的发展具有重要意义。
1.2 研究背景和意义有机-无机杂化发光材料是一种新型材料，它将有机和无机材料结合在一起，发挥各自的优势，形成具有独特性能的复合材料。
随着近年来材料科学领域的不断发展，有机-无机杂化发光材料备受研究者关注。
有机和无机材料在发光领域各有其优势和局限性，有机材料具有丰富的结构多样性和发光色彩可调性，但其稳定性和光电子性能较差；而无机材料具有较好的稳定性和光电子性能，但结构单一、色彩单一。
有机-无机杂化发光材料的研究具有重要意义，可以综合利用有机和无机材料的优势，克服彼此的不足，实现材料性能的整合和提升。
有机-无机杂化发光材料在光电子器件、生物成像、显示器件等领域具有广阔的应用前景。
通过调控发光材料的结构和性能，可以实现更广泛的应用，为相关领域的发展提供新思路和新材料支撑。
加强对有机-无机杂化发光材料的研究，对促进材料科学领域的发展和技术创新具有重要意义。
2. 正文2.1 有机-无机杂化发光材料的制备方法有机-无机杂化发光材料的制备方法包括溶液法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等多种途径。
溶液法是最常见的制备方法之一。
在溶液法制备过程中，通常先将无机材料和有机材料分别溶解在适当的溶剂中，然后将它们混合搅拌并进行热处理，最终形成有机-无机杂化发光材料。
有机—无机杂化涂料的制备与性能表征
4、相转化处理：将所得聚合物溶液浇铸到预处理的基材上，经过一定时间 的溶剂挥发和热处理，实现聚合物由液相到固相的相转化。
5、离子交换：在所得膜材料中引入阴离子交换基团，形成有机—无机杂化 阴离子交换膜。
表征方法
为了了解有机—无机杂化阴离子交换膜的结构和性能，需要采用一系列表征 手段对其进行分析和检测。以下是一些常用的表征方法：
应用领域
有机—无机杂化阴离子交换膜在许多领域都有广泛的应用，以下列举其中几 个领域：
1、药物释放：利用膜材料的离子交换性能和渗透性能，可以控制药物在体 内的释放速度和部位，提高药物的疗效和降低副作用。
2、废水处理：有机—无机杂化阴离子交换膜对某些金属离子和有机物具有 较高的吸附性能，可用于处理电镀、化工等废水中的有害物质。
3、表面张力
表面张力是有机—无机杂化涂料的重要物理性能指标之一。表面张力低的涂 料能够更好地润湿基材表面，从而提高涂层的附着力。表面张力的测量通常采用 接触角测量仪，通过测量液滴在固体表面上的接触角来计算表面张力。
性能特点
有机—无机杂化涂料具有以下优点：
1、高硬度：该类涂料中包含的无机材料使其具有较高的硬度，能够提供良 好的耐磨、耐划伤性能。
制备方法
1、共混法
共混法是将有机和无机材料在溶剂中混合，形成均匀分散的混合物。通过控 制各组分的比例和溶剂的性质，可以调节涂料的性能。常见的共混法包括溶液共 混和熔融共混。溶液共混是将有机和无机材料在溶剂中充分溶解，然后混合均匀。 熔融共混是将有机和无机材料在高温下熔融，然后混合均匀。
2、化学交联法
参考内容
引言
随着科技的不断进步，膜分离技术在实际应用中越来越受到重视。有机—无 机杂化阴离子交换膜作为一种新型的膜材料，因其独特的性能和广泛的应用前景 而备受。本次演示将详细介绍有机—无机杂化阴离子交换膜的制备方法、表征手 段及其在药物释放、废水处理、电池材料等领域的应用情况，以期为相关领域的 研究和应用提供参考。
碳钢表面自组装有机无机杂化薄膜的研究
ＶＯ１１ ． ６ ＮＯ． ４
碳钢表面自 组装有机无机杂化薄膜的 研究
朱 海
（ 庆师范学院 化学化工学院 ， 安 安徽 安 庆 ２ ６ １ ） ４ ０ １
摘
要 ：在碳 钢表 面 制 备 一 层 薄 而致 密 的磷 化 膜 ， 后 采 用 逐 层 自组 装 方 法 在 碳 钢 表 面 交 替 生 成 了硅 酸 钠 无 机 膜 然
加 以利 用 。腐蚀 防护一般 可采取 以下 几种 方法 ： 一是合 理选 材和发 展耐 蚀材料 ， 二是 金属 表面覆 盖保 护
层， 三是 缓蚀剂 缓蚀 ， 四是 电化学 保护 ， 五是 金属 表面 改性＿ 。 １ ］ 分 子 自组装 膜 （ ｅｆ Ｓ ｌ—Ａｓｅ ｌｄＭｏ ｏａ ｅｓ 是近 些 年发 展 起来 的一 种金 属 表 面涂 层保 护 方法 ， ｓｍｂｅ ｎ ｌ ｒ） ｙ 它是在 平衡条 件下 ， 分子 间通过 物理化 学作 用 自发连 接形 成 的一 类结 构 明确 、 定 ， 有某 种 特定 功 能 稳 具 或性能 的分子 聚集体 或超 分子结 构＿ 。它具 有原位 自发 形成 、 ３ ］ 化学键 和热 力学 稳定 、 高 的有 序性 和 较 取 向性 、 高密度 堆 积 和 低 缺 陷浓 度 、 面 覆 盖 层 均 匀 一 致 、 间分 子 排 列 有 序 、 表 层 以及 结 构 稳 定 等 优 点ｌ ］ ＿ 。这些 特点 对金 属 的保 护具有 独特 的效果 ， 一项非 常有前 景 的工作 。 ５ 是 本文介绍先 在碳钢表面形成一层 薄而致密 的磷 化膜 ， 然后 利用逐 层 自组 装 （ Ｂ ）７ Ｌ Ｌ ｌ 技术 ， 其表 面交 ＿ 在
药品： 磷酸 （ 析纯 、 分 北京 益 利 精 细 化 学 品 有 限公 司） 硝 酸 （ 析 纯 、 京 益 利 精 细 化 学 品 有 限公 、 分 北 司） 氧 化锌 （ 析纯 、 、 分 北京 化学试 剂有 限公 司） ＫＨ一５ ０ 分 析 纯 、 京化 工 厂 ） 水玻 璃 溶 液 （ ０ 、 、 ６（ 北 、 ４ 模
《有机-无机杂化钙钛矿薄膜的制备及其性能研究》范文
《有机-无机杂化钙钛矿薄膜的制备及其性能研究》篇一有机-无机杂化钙钛矿薄膜的制备及其性能研究一、引言近年来，有机/无机杂化钙钛矿薄膜因其在太阳能电池、光电探测器以及光电器件等领域的广泛应用，逐渐成为了材料科学研究的前沿热点。
该类薄膜不仅具有优良的光电性能，而且其制备过程简单、成本低廉，使其在未来的光电技术发展中具有巨大的应用潜力。
本文将重点研究有机/无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法，以及其性能的详细分析。
二、制备方法1. 材料选择：制备钙钛矿薄膜的主要原料包括有机阳离子（如甲胺离子、甲脒离子等）、无机卤化铅（如PbI2、PbBr2等）以及溶剂（如N,N-二甲基甲酰胺、乙腈等）。
2. 制备过程：首先将原料在溶剂中混合形成前驱体溶液，然后通过旋涂法、喷雾法、真空蒸发法等方法将前驱体溶液均匀涂布在基底上，接着在一定的温度和压力下进行热处理，形成钙钛矿薄膜。
三、性能研究1. 光学性能：通过紫外-可见光谱、荧光光谱等手段，研究钙钛矿薄膜的光吸收、光发射等光学性能。
实验结果表明，该类薄膜具有较高的光吸收系数和良好的光发射性能。
2. 电学性能：通过电流-电压曲线、电容-电压曲线等手段，研究钙钛矿薄膜的电导率、介电性能等电学性能。
实验结果表明，该类薄膜具有优异的电学性能，适合用于太阳能电池等光电器件。
3. 稳定性：对钙钛矿薄膜的稳定性进行研究，包括热稳定性、湿度稳定性以及光照稳定性等。
实验结果表明，通过优化制备工艺和材料选择，可以有效提高钙钛矿薄膜的稳定性。
四、应用前景有机/无机杂化钙钛矿薄膜因其优异的光电性能和简单的制备工艺，在太阳能电池、光电探测器以及光电器件等领域具有广泛的应用前景。
例如，在太阳能电池中，钙钛矿薄膜可以作为光吸收层，提高太阳能电池的光电转换效率；在光电探测器中，钙钛矿薄膜可以作为敏感元件，实现高效的光电转换和探测。
此外，钙钛矿薄膜还可以应用于发光二极管、光电传感器等领域。
五、结论本文对有机/无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法及其性能进行了详细的研究。
有机-无机杂化复合材料膜内层叠制备新方法
有 机 一 机 杂 化 复合 材 料 是 ２ 无 ０世 纪 ８ Ｏ年
１ 有 机 一 机 杂 化 复 合 材 料 制 备 方 法 无
代 中期 以来 迅速 发 展 的一 种 新 型复 合材 料 ， 有 机 一 机 杂 化 复 合 材 料 是 由有 机 相 和 无 机 相 无
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有机-无机杂化
1）前驱物的水解
C2H5O
OC2H5 Si OC2H5 + 4H2O OC2H5
OH HO Si OH + C2H5OH
OH
2）缩聚
OH
OH
HO Si OH + HO Si OH
OH
OH
OH OH HO Si Si OH + nSi(OH)4
OH OH
OH OH HO Si Si OH + H2O
OH OH
的反应前驱体： • 钛酸正丁酯（TBT）（TiO2） • 正丙氧基锆（ZrO2）
• TBT，水解速度太快，易形成不均相体系，较难获 得透明的杂化材料，应采取一定的措施：
• 利用有机酸或β-二酮如乙酰乙酸乙酯等络合剂先与 TBT作用，以降低其反应活性，然后再进行溶胶-凝 胶过程制得杂化材料；
• 先将有机聚合物与钛酸正乙酯（TET）或TBT按配料 比配好溶液，然后将其置于湿度恒定在60%的封闭 体系中，通过这种极为缓慢的供水方式，提供水解 所需要的水量，从而达到控制TET或TBT的水解目的 。
另 一 类 是 有 机 - 无 机 杂 化 材 料 （ organicinorganic hybrid materials），其中有机相为 主相，无机相为客相。
杂化材料具有传统的无机和有机材料，以及传 统的宏观尺度复合物所没有的独特性能。
有机组分可以提供 柔韧性 化学反应性 可控的电学性能 光导性能和足够的发光特性
2、硅酸盐的水解反应，以酸或碱为催化剂，一般 使用过量的水，才能进行比较彻底的水解。在低 温下，控制水解，可以得到均匀透明的凝胶。
3、对于水解速度较快的金属醇盐，容易产生沉淀而 不出现凝胶，可通过加入金属离子的螯合剂等手 段，遏制水解反应速度。如锆醇盐的水解与缩合 反应，以乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯等二羰基化合 物为螯合剂，使锆粒子与螯合剂反应，形成金属 烷基螯合物，将锆离子的水解与缩合反应逐渐同 步化，最后形成凝胶。
PMMA无机-有机杂化膜的研究的开题报告
反相微乳液聚合制备AgC1/PMMA无机-有机杂化膜的研究的开题报告一、选题的背景和意义近年来，无机-有机杂化材料在功能性材料中得到了广泛应用。
无机-有机杂化材料不仅具有无机材料的特殊性能，还拥有有机材料的特殊性质。
因此，无机-有机杂化材料具有良好的综合性能和应用前景。
AgCl是一种重要的光电材料，有着很好的光学性能、电学性能和催化性能等特点，在光电器件、催化剂领域应用广泛。
而PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）是具有高透明性和稳定性的有机材料。
因此，制备AgCl/PMMA无机-有机杂化膜有重要的应用价值。
目前已有许多方法用于制备AgCl/PMMA无机-有机杂化膜，但其制备过程复杂、耗时长且难以控制。
本研究选用反相微乳液聚合法制备AgCl/PMMA无机-有机杂化膜，该方法具有简单、快速、可控性强等优点。
二、研究的内容和方法本研究的主要内容是利用反相微乳液聚合法制备AgCl/PMMA无机-有机杂化膜，并研究其性能。
具体实验流程如下：1. 溶液制备：将所需的PMMA、AgNO3等固体材料加入溶剂中，形成初始溶液。
2. 反相微乳液聚合制备技术：将初始溶液与表面活性剂、共聚剂等添加剂混合并离心，得到反相微乳液混合物。
将混合物加热至反相微乳液区，加入引发剂进行聚合反应。
通过调节温度、浓缩度等条件控制反应过程和成品的性能。
3. 性能测试：对制备的AgCl/PMMA无机-有机杂化膜进行表征和性能测试，包括对膜的形貌、结构、光学特性、电学特性等进行测试。
三、预期研究结果和意义预计通过本研究，可以制备出具有较好性能的AgCl/PMMA无机-有机杂化膜。
并可以探究反相微乳液聚合法制备无机-有机杂化材料的机理和优化制备条件，为其在功能性材料中的应用提供技术支持。
此外，本研究的成功也将推动无机-有机杂化材料在其他领域的开发和应用。
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有机-无机杂化膜的研究进展
1.简介
传统的有机膜具有柔韧性良好、透气性高、密度低的优点，但是它们的耐溶剂性、耐腐蚀、耐温度性都较差，而单纯的无机膜虽然强度高、耐腐蚀、耐溶剂、耐高温，但比较脆，不易加工，因而制备一种兼具有两者优点的膜是目前研究的热点。
有机-无机杂化膜在有机网络中引入无机质点，改善网络结构，增强了膜的机械性能，提高了热稳定性，改善和修饰膜的孔结构和分布，提高膜的渗透性和分离选择性。
2.有机-无机杂化膜的结构
有机-无机杂化膜按结构可分为3大类：（1）有机相和无机相间以共价键结合的杂化膜，图1;（2）有机相和无机相间以范德华力或氢键结合的杂化膜，图2，膜从结构上可以分为在有机基质内分散着无机纳米微粒和在无机基质中添加纳米高分子微粒;（3）有机改性的陶瓷膜，图3。
3.有机-无机杂化膜的制备方法
制备有机-无机杂化膜的方法包括：溶液-凝胶法、纳米微粒与高分子直接共混法、原位聚合法等。
这里重点介绍前两种方法。
（1）溶胶-凝胶法（sol-gel）
溶胶-凝胶法是将无机前驱体溶于水或有机溶剂中形成均匀的溶液，通过水解、缩合反应生成粒子粒径为纳米级的溶胶，再经干燥转变为凝胶。
用溶胶-凝胶法制备的杂化膜内部有机和无机相易发生分离，不易得到均质膜。
当无机组分均匀的分散在有机网络中，且两者间存在一定的相互作用时，易得到透明均质膜。
这种相互作用可以是氢键也可以是化学键，组分间的化学键可以是M-C、M-O-Si-C或M-L（L为有机配体如多羟基配体，有机羧酸等）。
引入化学键有两者方法：一是选用包含有功能性基团的烷氧基硅氧烷单体作为无机前驱体；二是加入偶联剂对有机高聚物进行改性，选用三官能团的硅氧烷，更易得到均质膜。
（2）共混法
该方法是高分子可以以溶液形式、乳业形式、熔融形式等与纳米无机微粒共混。
共混法操作方便、工艺简单。
用此方法得到的杂化膜中，纳米微粒空间分布参数难以确定，纳米微粒分布不均匀，易团聚，通过对纳米微粒做表面改性或加入增溶剂进行改性。
Genne等人将粒径约为1微米的二氧化锆（ZrO2）掺入聚砜（PSF）中发现：当掺入少量ZrO2（10-20wt%）时，膜的表面形成小孔，渗透性很低；当ZrO2达到40%时，膜的表层形成均匀且高空隙率的结构，平均孔径约为10nm，但膜的渗透性依然不高；如果进一步增加ZrO2，膜的表层结构和孔隙率不变，但膜的渗透性随着无机组分含量的升高而增强。
Wara等人在醋酸纤维素膜中加入陶瓷氧化铝（Al2O3）颗粒，虽然Al2O3的掺杂不影响表层的孔隙率，但是对膜的微孔结构有影响：当Al2O3含量较低时。
在致密高聚物膜下形成了大孔（孔径约为15微米）；但随着Al2O3含量增加，逐渐形成了均一的微孔网状结构。
4.有机-无机杂化膜在燃料电池中的应用
质子传导膜可以应用在许多能量技术设备上，如燃料电池、电解水、分离氢、传感器及其他电化学装置上。
但是高分子质子传导膜热稳定性差、操作温度狭窄。
Honma等人通过sol-gel法在70℃通氮气条件下制备了PEO分子量200-2000的PEO/SiO2杂化膜。
杂化膜具有较好的热稳定性，在低温湿条件下质子电导率较低，随温度的升高，电导率增加，在90℃达到10-3S/cm，160℃增湿条件下可得到10-4的质子电导率。
加入十二烷基磷酸盐的杂化膜在100℃以上表现出良好的电导性。
在后来的研究中，Honma等通过sol-gel法制备了杂化聚电解质膜。
首先通过异氰酸根偶联剂将聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧丁烷和烷氧基硅烷相连形成改性的杂化前驱体，在经过水解、缩合得到的有机-无机杂材料，同时在膜液中加入磷钨酸（PWA）和碳酸异丙酯（PC），从而制得杂化膜。
对杂化膜进行加热处理发现当PWA和PC含量较高时，由PEO60值得的膜在140℃下分解，由PTMO250值得的膜有最好的耐酸耐热性。
同时发现PTMO分子量越高热稳定性越差。
当温度高于80℃，在增湿条件下，膜的电导率提高，在饱和湿度下可得到最大的电导率。
此外，有机-无机杂化膜由于其优良的特性可以用在许多领域，包括分离气体、纳滤和超滤、分离金属离子、酶反应和涂料等方面。