无机膜材料制备研究进展
农膜研究报告
农膜研究报告农膜是一种用于覆盖农田的薄膜材料，可以帮助提高农作物的产量和质量。
农膜的研究涉及到农膜的种类、制备方法、应用效果等方面。
本报告将重点介绍农膜的种类、制备方法和对农作物产量的影响。
农膜主要分为有机农膜和无机农膜两大类。
有机农膜主要由聚乙烯、聚氯乙烯等有机高分子材料制成，具有透光性好、保湿性强、耐候性好等特点。
无机农膜主要由无机材料如石墨烯、聚苯乙烯等制成，具有导热性好、抗老化性强等特点。
农膜的制备方法主要有拉伸法、熔融法和共混法等。
拉伸法是将塑料颗粒通过熔融后，经拉伸成薄膜的方法。
熔融法是将塑料颗粒通过熔融后直接注塑成薄膜的方法。
共混法是将不同种类的塑料颗粒混合后，通过熔融后制备成复合薄膜的方法。
这些制备方法都具有简单、高效的特点，可以满足不同种类的农膜需求。
农膜的应用可以提高农作物的产量和质量。
首先，农膜可以提供良好的光环境和温室效应，提高作物的光合作用和生长速度。
其次，农膜可以保持土壤湿度，减少水分蒸发和浸泡，提高土壤保水能力。
此外，农膜还可以防止杂草生长和土壤侵蚀，减少农药和肥料的使用。
因此，通过合理使用农膜，可以大幅度提高农作物的产量和质量。
然而，农膜的过度使用也存在一些问题。
首先，农膜的使用会增加土壤的温度，可能影响土壤的生物活性。
其次，过度使用农膜可能导致化学物质的残留，对农产品的食品安全产生影响。
此外，农膜的废弃物处理也是一个挑战，不合理的处理方式可能对环境造成污染。
综上所述，农膜作为一种可以提高农作物产量和质量的农田覆盖材料，在农业生产中具有很大的潜力。
然而，农膜的应用需要根据具体的农田环境和作物需求来进行合理选择和管理。
未来的研究还需要关注农膜的环境影响和可持续发展问题，为农业的可持续发展提供支持。
无机—有机复合膜的制备技术进展
维普资讯
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变 换 原 料 或 反 应 体 系 ， ｓ ｌ ｅ 法 也 被 用 于 无 机 一有 机 复 合 膜 的 制 备 ，并 且 成 为 目前 一 ｏ— ｌ ｇ
种 主 要 的 方 法 ．原 因 有 很 多 ： （ ） ｏ —ｅ 法 操 作 简 单 ，现 在 工 艺 已 比 较 成 熟 ； １ ｓ ｌｇ ｌ （ ） 作 温 度 比 较 低 ，能 够 不 破 坏 膜 中 的 有 机 成 分 ，这 对 原 料 中 含 生 物 活 性 物 种 的 膜 的 ２操
２ 溶 胶 一 胶 法 （ｏ ｇ１ 凝 Ｓ１ ｅ ． ）
溶 胶 一 胶 法 原 来 主 要 被 用 于 无 机 膜 的 制 备 ，即 醇 盐 或 无 机 金 属 盐 等 原 料 溶 于 水 或 有 凝 机 溶 剂 中 ，发 生 水 解 或 醇 解 反 应 ，生 成 物 聚 集 成 几 个 纳 米 左 右 的 粒 子 并 组 成 溶 胶 Ｉ 在 支 撑 引． 体 上 浸 渍 溶 胶 ，干 燥 或 在 毛 细 吸 力 下 溶 胶 变 成 凝 胶 ，热 处 理 后 得 无 机 膜 ．以 硅 的 醇 盐 为 例 ： 水 解 反 应 ： －ＳＯＲ＋Ｈ２ ＋ ｉ ｉ Ｏ－ ￣ＳＯＨ＋ＲＯＨ
相 关 论 文 ，对 其 制 备 技 术 进 行 了 综 述 ．
关 键 词 ： 无 机 ．有 机 复 合 膜 ；制 备 ；进 展 ；溶 胶 一 胶 ；等 离 子 体 凝
中图 分 类号 ： ＴＢ ４ ３
文 献 标 识 码 ：Ａ
１ 引 言
膜 科 学 技 术 自五 十 年 代 以 来 发 展 迅 速 ，现 已在 水 处 理 、化 工 、生 物 、医 药 、食 品 等 领 域 获 得 广 泛 应 用 ，形 成 相 当 的 产 业 规 模 ．就 膜 材 料 而 言 ，发 展 最 早 的 是 有 机 膜 ， 因 其 柔 韧 性
膜分离技术的研究进展及应用展望
膜分离技术的研究进展及应用展望膜分离技术的研究进展及应用展望引言：膜分离技术是一种基于物理或化学的分离方法，利用膜的特殊结构和性质，在不同组分之间实现传质、分离和浓缩。
膜分离技术在过去几十年中得到了广泛的研究和应用，已经成为化工、环保、食品加工和生物医药等领域中不可或缺的重要分离技术之一。
本文将重点讨论膜分离技术的研究进展，并展望其在未来的应用前景。
一、膜材料的发展膜分离技术最重要的组成部分就是膜材料。
随着科技的不断进步，膜材料也在不断发展。
膜材料的关键指标包括选择性、通量、稳定性等。
传统的膜材料包括有机膜和无机膜。
有机膜的选择性较差，对一些高分子的渗透有限。
而无机膜通常具有较好的选择性，但通量较低。
因此，近年来，新型膜材料开始得到关注，如纳米膜、多孔膜、复合膜等。
这些膜材料具有高通量和良好的选择性，对分离、纯化等领域具有广泛的应用前景。
二、膜结构的改进膜结构是决定膜分离性能的关键因素之一。
在过去的研究中，通过改变膜的孔径、孔隙率、孔结构等，可以调控膜的分离性能。
然而，传统的膜结构改进方法往往限制了膜的通量和选择性。
因此，新型的膜结构设计思路被提出，如层状膜、纤维束膜、铺砌膜等。
这些新型膜结构具有更大的表面积和更高的通量，具有更好的应用前景。
三、膜分离过程的模拟与优化在膜分离过程中，通过建立数学模型，可以模拟膜分离过程，为工艺的优化提供指导。
传统的膜分离模型通常是基于扩散机理，而忽略了流体流动和膜表面阻力对分离的影响。
近年来，随着计算机模拟技术的发展，可以建立更精确的模型，考虑流体流动、膜表面阻力等因素对分离的影响。
通过优化模型参数和工艺条件，可以实现膜分离过程的最佳化。
这将提高膜分离过程的效率和经济性，并为膜分离技术的应用提供更好的支持。
四、膜分离技术的应用展望膜分离技术在水处理、气体分离、药物纯化等领域已经得到了广泛的应用。
随着人们对环境保护和资源利用的重视，膜分离技术在未来的应用前景更加广阔。
无机膜分离实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在探究无机膜在分离技术中的应用效果，通过对特定溶液进行分离实验，验证无机膜在分离过程中的稳定性、选择性和效率。
实验主要针对无机陶瓷膜进行操作，研究其在实际应用中的可行性。
二、实验材料与设备1. 实验材料：- 赖氨酸发酵液（含赖氨酸、短杆菌、菌体蛋白质、颗粒杂质等）- CO2混合气体（含N2、CF4、C3F6等）- 工业废气（含SO2、NOx、颗粒物等）- 无机陶瓷膜（孔径约0.4~0.6μm）- 聚四氟乙烯（Teflon AF 2400）- 有机-无机复合膜材料2. 实验设备：- 膜过滤装置- 气体分离装置- 工业废气净化装置- 分光光度计- 精密天平- 恒温水浴锅- 高压气体钢瓶三、实验方法1. 赖氨酸分离实验：- 将赖氨酸发酵液通过无机陶瓷膜进行过滤，收集滤液和滤渣。
- 分析滤液中赖氨酸的含量，计算提取率。
- 观察滤液悬浮物和浊度，评估过滤效果。
2. 气体分离实验：- 将CO2混合气体通过Teflon AF 2400制作用于分离氮气、四氟甲烷和六氟丙烯的气体分离无机膜。
- 分析分离后气体的成分，计算分离效果。
3. 工业废气净化实验：- 将工业废气通过有机-无机复合膜材料进行净化。
- 分析净化前后废气中污染物的含量，评估净化效果。
四、实验结果与分析1. 赖氨酸分离实验：- 经无机陶瓷膜处理后，赖氨酸提取率可达80%以上。
- 滤液悬浮物小于0.5%，浊度在10 NTU以内，过滤效果稳定。
2. 气体分离实验：- N2/CF4的理想选择性为88，N2/C3F6的理想选择性为71。
- 聚四氟乙烯层对沸石层的密封作用是获得较高选择性的原因。
3. 工业废气净化实验：- 有机-无机复合膜材料对工业废气中的SO2、NOx等污染物具有较好的净化效果。
- 净化后废气中污染物含量显著降低，净化效果明显。
五、实验结论1. 无机陶瓷膜在赖氨酸分离提取过程中具有稳定、高效、操作简便等优点，是赖氨酸分离提取的理想膜材料。
膜分离技术应用的研究进展
膜分离技术应用的研究进展一、本文概述随着科技的不断进步，膜分离技术作为一种高效、环保的分离技术，已经在多个领域得到了广泛的应用。
膜分离技术，利用特定的膜材料对混合物中的不同组分进行选择性分离，具有操作简便、能耗低、分离效果好等优点，因此在化工、环保、食品、医药等领域有着广阔的应用前景。
本文旨在对膜分离技术应用的研究进展进行全面的综述，分析各类膜材料的性能特点，探讨膜分离技术在不同领域的应用现状，以及未来可能的发展趋势。
通过对膜分离技术的深入研究，我们期望能够为相关领域的科技进步和产业发展提供有益的参考。
二、膜分离技术的分类与特点膜分离技术是一种基于膜的选择性渗透原理，用于分离、提纯和浓缩溶液中的不同组分的高效分离技术。
根据其分离机制和操作原理，膜分离技术主要分为以下几类，并各自具有其独特的特点。
微滤（Microfiltration，MF）：微滤膜通常具有较大的孔径，能够有效截留溶液中的悬浮物、颗粒物和细菌等。
其特点是操作简单、高通量、低能耗，广泛应用于水处理、食品加工和制药等领域。
超滤（Ultrafiltration，UF）：超滤膜的孔径介于微滤和纳滤之间，能够截留分子量较大的溶质和胶体物质。
超滤技术具有分离效果好、操作简便、对热敏性物质损伤小等优点，常用于蛋白质、酶等生物大分子的分离和纯化。
纳滤（Nanofiltration，NF）：纳滤膜的孔径较小，能够截留分子量较小的溶质和无机盐。
纳滤技术具有对有机物和无机盐的高效分离能力，且能在较低的操作压力下实现较高的分离效率，适用于水软化、废水处理和食品工业等领域。
反渗透（Reverse Osmosis，RO）：反渗透膜具有极小的孔径，能够截留溶液中的绝大多数溶质，实现高纯度水的制备。
反渗透技术具有分离效果好、产水水质高、操作稳定等优点，是海水淡化、苦咸水脱盐、工业废水处理等领域的首选技术。
电渗析（Electrodialysis，ED）：电渗析技术利用电场作用下的离子迁移原理，实现溶液中阴阳离子的分离。
新型无机材料的合成与应用研究
新型无机材料的合成与应用研究在当今科技飞速发展的时代，新型无机材料的出现犹如一颗璀璨的新星，为各个领域带来了前所未有的机遇和挑战。
这些材料凭借其独特的性能和广泛的应用前景，正逐渐成为材料科学领域的研究热点。
新型无机材料的合成方法多种多样，每一种都有着独特的原理和特点。
其中，溶胶凝胶法是一种较为常见的合成途径。
它通过将金属醇盐或无机盐在溶剂中水解和聚合，形成溶胶，进而凝胶化，经过干燥和热处理，最终得到所需的无机材料。
这种方法具有合成温度低、成分均匀、纯度高等优点，适用于制备各种氧化物和复合氧化物材料。
水热合成法也是备受关注的一种方法。
在高温高压的水热条件下，反应物的溶解度和反应活性大大提高，使得一些在常温常压下难以进行的反应得以顺利发生。
利用水热合成法，可以制备出具有特殊形貌和结构的无机材料，如纳米线、纳米管等。
另外，化学气相沉积法在新型无机材料的合成中也发挥着重要作用。
它是将含有构成材料元素的气态物质，在加热的衬底表面发生化学反应并沉积形成薄膜或纳米结构的过程。
这种方法能够精确控制材料的厚度、组成和结构，广泛应用于半导体材料和薄膜材料的制备。
新型无机材料在众多领域都有着广泛的应用。
在电子信息领域，半导体材料的发展是推动信息技术进步的关键。
以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体材料，具有宽禁带、高电子迁移率等优异性能，在高频、高功率器件方面展现出巨大的应用潜力。
它们能够提高电子设备的工作频率和效率，降低能耗，为 5G 通信、新能源汽车等产业的发展提供有力支持。
在能源领域，新型无机材料也扮演着重要角色。
例如，锂离子电池中的正极材料，如磷酸铁锂和三元材料，其性能的不断优化很大程度上依赖于新型无机材料的研发。
同时，新型无机材料在太阳能电池中的应用也日益广泛。
钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的太阳能电池技术，其核心的钙钛矿材料就是一种新型无机材料，具有高效率、低成本的优势，有望成为未来太阳能发电的主流技术之一。
膜分离技术的研究进展及其应用展望
膜分离技术的研究进展及其应用展望膜分离技术是一种重要的分离技术，主要通过多孔膜的筛选作用实现物质分离。
该技术已经广泛应用于生物技术、食品工业、化学工业、环保工程、医药等领域。
本文将介绍膜分离技术的研究进展及其应用展望。
一、膜分离技术的研究进展（一）膜材料的研究膜材料是膜分离技术的基础，目前主要有有机膜、无机膜和复合膜三种类型。
有机膜主要包括聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚氨酯薄膜等。
这些膜材料具有重量轻、成本低的特点，但是它们的相对分子质量截止率较低，不能满足高精度的分离要求。
无机膜主要包括陶瓷膜、玻璃膜、金属膜等。
这些膜材料具有相对分子质量截止率高、高温抗腐蚀、使用寿命长的特点，但是成本昂贵，生产工艺复杂。
复合膜则是综合了有机膜和无机膜的优点，同时避免了它们的缺点，被广泛应用于分离领域。
（二）膜分离机理的研究膜分离机理主要包括纳滤、超滤、微滤和逆渗透等，其中逆渗透技术是目前应用最广泛的一种膜分离技术。
它主要利用高压将溶液逆向渗透过一种微孔膜，使得溶液中间的水分子进入膜孔，而其他大分子物质则难以通过膜孔的筛选。
逆渗透技术广泛应用于海水淡化、饮用水净化、污水处理、浓缩果汁等领域。
（三）膜分离过程的研究膜分离过程主要包括内部浓度极化层、外部浓度极化层、膜分离区等几个步骤。
其中，内外两层浓度极化层对分离效果有非常重要的影响，需要根据实际情况进行调整和优化。
此外，膜分离过程中存在一些不确定性因素，如温度、压力、污染物等，这些因素为分离过程带来了一定的不稳定性。
二、膜分离技术的应用展望（一）水处理领域随着全球水资源日益紧张，不断有新的水处理技术被推出。
膜分离技术通过其高效、节能、环保等特点，被认为是未来水处理领域的重要突破口。
目前，膜分离技术已经广泛应用于海水淡化、饮用水净化、污水处理、水中微量有害物质的去除等方面。
（二）食品工业膜分离技术已经广泛应用于食品的处理和包装。
例如，利用膜分离技术，可以从牛奶中分离出蛋白质、糖类、脂肪等成分，生产出优质乳制品；同时，膜分离技术也可以帮助包装行业实现食品保鲜、防腐、防污染等需求，满足人们对于健康、安全、方便的生活需求。
有机-无机杂化膜
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。
无机膜分离技术的研究进展与应用
无机膜分离技术的研究进展与应用无机膜分离技术是指通过过滤、吸附、透析等方式，利用无机膜分离物质间的物理和化学性质，实现对混合物中目标成分的分离和纯化。
该技术因其高效、经济、环保等优点，被广泛应用于生物工程、化学工程、环境保护等领域。
本文将介绍无机膜分离技术的研究进展和应用现状。
一、无机膜分离技术的基础原理无机膜分离技术利用无机膜作为分离介质，实现对混合物中目标分子的分离和纯化。
无机膜具有高的物理和化学稳定性、优异的耐热性、耐磨性等特点，因此在高温、高压、强酸强碱等极端环境下仍能保持良好的分离效果。
无机膜分离具有分子筛分、催化分离、质子交换、纳滤、远红外分离等多种机制，具有广泛的适用范围和应用前景。
二、无机膜分离技术的研究进展无机膜分离技术的研究始于20世纪50年代，自此以后，该领域得到了快速发展。
目前，无机膜分离技术已经是现代分离技术研究的热点领域之一。
下面，将就无机膜材料、制备工艺、分离机制、应用研究等方面的进展进行介绍。
1.无机膜材料无机膜材料是无机膜分离技术中至关重要的组成部分。
目前，常用的无机膜材料包括陶瓷、玻璃、金属、碳等。
其中，陶瓷膜广泛应用于酶的分离和纯化领域，金属膜用于催化反应和纯化金属离子，而碳膜则用于分离分子量较大的有机分子。
此外，近年来，纳米材料也逐渐成为无机膜制备的新材料，如基于纳米管的膜、纳米插层材料等，具有先进的制备技术和优异的性能。
2.无机膜制备工艺无机膜制备工艺是无机膜分离技术中至关重要的环节。
无机膜的制备一般包括物理吸附、化学合成、热熔法、气相沉积、离子交换等多种技术。
每种工艺都有其特殊的制备原理和优势，目前以化学合成和物理吸附工艺为主。
由于无机膜制备技术的精细化和微纳化程度趋于严格，近年来，绿色制备和可持续发展的无机膜工艺正在得到越来越多的关注。
3.无机膜分离机制无机膜分离机制是无机膜分离技术研究的重要内容。
无机膜分离机制一般包括膜孔隙分离、表面的吸附分离、滴灌等机制。
Al2O3无机薄膜的制备、热稳定性及表面自由能计算
Al2O3无机薄膜的制备、热稳定性及表面自由能计算杨靖;李鹏程;穆瑞花;赵亚梅;同帜;郭雅妮【摘要】Al2O3 inorganic films was prepared in a sol-gel process,using aluminum isopropoxide (AIP) as precursor,nitric acid as the peptizer.The thermal stability and surface free energy of inorganic film materials were studied by X-ray diffraction(XRD),energy dispersespectroscopy(EDS),Fourier transform infraredspectroscopy(FTIR),thermogravimetry-differential thermal gravimetry (TG-DTG) and contact angle measurement.The results showed that,with the increasing of calcination temperature,the absorption peak of C—H is weakened and the Al—O—H bond gradually breaked.When calcined at 350 ℃,Al—O bond was the primary chemical structure of the sample materials,the phase structure of the sample was transformed from the γ-Al OOH to the γ-Al2O3,the grain size calculated from the strongest diffraction peak corresponding to the crystal plane of (440) reaches 4.2 nm.The corresponding Al/O element atomic and weight percentage of the film materials was coincided with the chemical composition of Al2O3 and the surface free energy can reach a minimum of 46.24× 10-5 N/cm.%以异丙醇铝(AIP)为前体,硝酸为胶溶剂,采用溶胶-凝胶法制备Al2O3无机薄膜.通过X 射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、红外光谱(FTIR)、热重-微分热重(TG-DTG)、接触角测试等表征,对无机薄膜的热稳定性及表面自由能进行研究.结果表明,随着焙烧温度的升高,C-H吸收峰减弱,Al-O-H键逐渐断裂,表面自由能先减小后增大;350℃时化学结构以Al-O键为主,物相结构由γ-AlOOH转变为γ-Al2O3,对应最强衍射峰(440)晶面处的晶粒尺寸达到4.2 nm,膜材料对应的Al/O元素原子及重量百分比与Al2O3化学组成匹配,表面自由能达到最小值46.24×10-5 N/cm.【期刊名称】《膜科学与技术》【年(卷),期】2017(037)003【总页数】6页(P62-67)【关键词】溶胶-凝胶法;Al2O3无机薄膜;热稳定性;表面自由能【作者】杨靖;李鹏程;穆瑞花;赵亚梅;同帜;郭雅妮【作者单位】西安工程大学环境与化学工程学院,西安710048;西安工程大学环境与化学工程学院,西安710048;西安工程大学环境与化学工程学院,西安710048;西安工程大学环境与化学工程学院,西安710048;西安工程大学环境与化学工程学院,西安710048;西安工程大学环境与化学工程学院,西安710048【正文语种】中文【中图分类】O4841975年Yoldas从勃姆石溶胶中制备了Al2O3无机薄膜[1]，揭开了无机膜研究的序幕.此后氧化铝薄膜因其耐高温、耐腐蚀、易清洁、强度高、热稳定性好、化学性质稳定等优异特性使得其在过滤、分离甚至催化反应领域都有着极大的应用[2-3].Al2O3薄膜的制备方法很多，目前有工业应用前景的制备方法主要有：固态粒子烧结法、溶胶 - 凝胶法、阳极氧化法、化学气相沉淀法(CVD)等[4].在众多的制备方法中，溶胶 - 凝胶法因其操作简单，工艺过程易于控制，且不需要任何真空环境和太高的合成温度，是当前制备氧化铝薄膜最常用的方法之一[5].近年来，国内外研究者虽然针对Al2O3无机薄膜开展了很多性能研究，如Park等[6]采用溶胶 - 凝胶法，以异丙醇铝为前体，硝酸为胶溶剂，研究了改性Al2O3膜的微观形貌、物相结构及透氢性能；Amanipour等[7]利用化学气相沉积法制备的Al2O3/SiO2复合膜，在800 ℃和100 kPa的压差下，H2的渗透速率为6.3×10-7 mol/(m2·Pa·s)，H2/N2分离因子可达到203.但这些研究多数集中于其基本结构及分离性能的报道，在XRD的表征中缺乏对晶粒尺寸的分析，而晶粒尺寸对膜材料结构组成至关重要，故很有必要进行研究.此外，实际应用中膜材料会在许多复杂的水汽环境工作，而水汽对膜材料的孔道结构及分离性能有重要影响，故膜材料表面性能研究尤为重要.此前曹志普[8]以溶液纺丝法制备的介孔Al2O3/PVDF复合中空纤维膜，刘娟娟等[9]以化学气相沉积法制备的Ni/Al2O3陶瓷膜，均利用直接测试接触角来研究其表面润湿性，但他们并未对润湿性进行深入分析.为了适应膜材料的应用要求，本文采用溶胶 - 凝胶法，以异丙醇铝(AIP)为前体，制备Al2O3无机薄膜，通过X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、红外光谱(FTIR)、热重 - 微分热重(TG - DTG)及接触角测试等表征方法，系统地对600 ℃以下温度焙烧的膜材稳料进行热定性研究，在XRD表征中进行晶粒尺寸分析，并利用van Oss - Chaudhury - Good理论计算膜材料的表面自由能，对膜材料的表面润湿性进行评价.1 实验部分1.1 试剂异丙醇铝(C9H21AlO3 - AIP，AR)，天津市光复精细化工研究所；浓硝酸(HNO3，AR)，西安长安区化学试剂厂；甘油(C3H8O3，AR)，无锡市亚泰联合化工有限公司；二碘甲烷(CH2I2，AR)，广州和为化工有限公司；蒸馏水(H2O)，实验室自制.1.2 Al2O3无机薄膜的制备按摩尔比AIP/H2O/HNO3=1/100/0.25，利用集热式恒温磁力搅拌器将三口烧瓶中的去离子水加热至80 ℃，分次缓慢加入已称量好的AIP，强烈搅拌1.5 h，使其充分水解，然后用恒压漏斗将2 mol/L的胶溶剂HNO3缓慢加入三口烧瓶，在85 ℃回流搅拌8 h，便可得到充分水解的Al2O3溶胶.将充分水解的Al2O3溶胶倒入培养皿中，50 ℃真空干燥后，将凝胶片取出，放入程控高温炉中，在空气气氛中以1 ℃/min的升温速率分别升温至200 ℃、350 ℃、600 ℃进行焙烧，恒温2 h后随炉冷却至室温，即得焙烧过的Al2O3无机薄膜. 1.3 试样表征XRD测试采用日本理学公司生产Rigaku/D/max - 2550/pc型X射线衍射仪，Cu Kɑ射线，扫描速度4°/min，扫描范围5°～80°.能谱(EDS)分析采用英国牛津公司生产的X - MAX50型能谱仪.红外光谱(FTIR)采用美国PerkinElmer公司生产的Spotlight 400 & Frontier傅里叶变换红外光谱仪进行测定.热重 - 微分热重(TG - DTG)测试采用瑞士Mettler - Toledo公司生产的TGA/SDTA851e型热重，空气气氛，升温速率为5 ℃/min，测试温度范围为25～800 ℃.接触角测试采用承德试验机厂生产的JY - 82型接触角测定仪，测量温度25 ℃，相对湿度40%.2 结果与讨论2.1 物相结构分析将50 ℃真空干燥以及200 ℃、350 ℃、600 ℃焙烧的Al2O3无机薄膜材料进行物相结构分析，其XRD图谱如图1所示.350 ℃焙烧的Al2O3样品的EDS能谱分析如图2所示.在图1中，对于50 ℃干燥的样品，在2θ=14.46°、28.22°、38.41°、48.94°、65.19°、72.04°附近出现了正交晶系γ - AlOOH(JCPDS 21 - 1307)的特征衍射峰，其对应晶面指数分别为(020)、(120)、(031)、(051)、(002)、(251).焙烧温度为200 ℃时，与50 ℃干燥的样品相比，其衍射峰峰形、峰位相似，强度减弱，在2θ=65.19°、72.04°两处的特征峰已不明显.这是因为部分γ - AlOOH已发生转变，而主要衍射特征峰仍为γ - AlOOH.当焙烧温度为350 ℃时，在2θ=37.71°、45.87°、66.89°附近出现了新的衍射峰，衍射峰形较宽且弥散；图2表明，350 ℃焙烧的样品中对应的Al元素与O元素原子及重量百分比正好与Al2O3化学组成匹配；而图1(c)中新出现的3个衍射峰位置正好与立方晶系γ -Al2O3(JCPDS 29 - 0063)的晶面指数(311)、(400)、(440)相对应.这是因为γ - AlOOH完全脱羟，生成了γ - Al2O3，表明此时温度(a) 50 ℃; (b) 200 ℃; (c) 350 ℃; (d) 600 ℃图1 不同温度焙烧后Al2O3膜材料的XRD图谱Fig.1 XRD(X-ray diffraction) spectra of Al2O3 film materials calcined at various temperature图2 350 ℃焙烧的Al2O3膜材料EDS能谱图Fig.2 EDS energy spectra ofAl2O3 film materials calcined at 350 ℃的升高导致了物相转变.当焙烧温度升至600 ℃时，在2θ=20.41°、31.99°、37.71°、45.87°、60.83°、66.89°附近出现了更加完整的立方晶系γ - Al2O3的特征衍射峰，相比于350 ℃焙烧的样品物相未发生变化.不同焙烧温度下，γ - AlOOH和γ - Al2O3对应的最强衍射峰晶面指数分别为(020)和(440)，其相应的晶粒尺寸D(nm)可根据Scherrer公式[10]计算得出，即(1)式中，K为Scherrer常数，一般取0.89；λ为X射线波长，CuKɑ射线源，取0.154 2 nm；θ为衍射半角,(°)；β为积分半高宽度(FWHM)/rad.计算结果见表1所示.由表1可知，当焙烧温度从50 ℃升高到200 ℃时，γ - AlOOH(020)晶面处对应衍射峰半高宽变小，结晶度变大，晶粒尺寸增大，说明温度的升高促进了该晶面的生长；当焙烧温度从200 ℃升高到350 ℃时，晶型及结构发生本质变化，因而最强衍射峰峰位发生变化.当焙烧温度从350 ℃升高到600 ℃时，γ -Al2O3(440)晶面处对应衍射峰半高宽减小，晶粒尺寸增大到4.4 nm，说明600 ℃的高温只是使得相应晶面生长，结晶度变大.表1 不同温度焙烧后Al2O3膜材料的XRD图谱峰形参数Table 1 XRD spectra peak shape parameters of Al2O3 film materials calcined at various temperature焙烧温度/℃衍射角2θ/(°)FWHM/(°)晶粒尺寸D/nm5014．464．0052．020014．463．0762．635066．892．2834．2600 66．892．1854．42.2 化学结构分析将50 ℃真空干燥以及200 ℃、350 ℃、600 ℃焙烧的Al2O3无机薄膜材料进行红外光谱分析，结果如图3所示.在图3中，3 075 cm-1、3 300 cm-1处出现的吸收峰分别对应于Al—O—H结构中O—H键的对称伸缩振动和非对称伸缩振动[11]；1 069、1 185 cm-1处出现的吸收峰分别对应于Al—O—H键的对称伸缩振动和非对称伸缩振动[12]；1 108 cm-1、619 cm-1附近出现的吸收峰分别是由Al—O键的伸缩振动和弯曲振动引起的[13].有研究者认为[14-16]，736 cm-1、619 cm-1和475 cm-1附近的吸收峰分别对应于AlO6八面体结构中Al—O键的扭转振动、弯曲振动以及伸缩振动.但在本实验中，经过焙烧后的各样品619 cm-1附近的吸收峰一直存在，736 cm-1和475 cm-1附近的吸收峰只有200 ℃焙烧的样品中较弱地出现，而在350 ℃和600 ℃焙烧的样品图谱中并未出现.在图3中，1 385 cm-1处出现的吸收峰是由未完全水解反应物中甲基、亚甲基的C—H振动引起的[17-18]；3 442 cm-1、3 580 cm-1和1 634 cm-1附近为吸附水的吸收谱带，其中 3 442 cm-1、3 580 cm-1处的吸收峰对应于水分子中O—H 键的伸缩振动，而1 634 cm-1处的吸收峰对应于水分子中O—H 键的弯曲振动.(a) 50 ℃; (b) 200 ℃; (c) 350 ℃; (d) 600 ℃图3 不同温度焙烧后Al2O3膜材料的红外光谱图Fig.3 FTIR(Flourier transfom infrared spctroscopy) spectra ofAl2O3 film materials calcined at various temperature在50 ℃干燥的样品中，3 075 cm-1、3 300 cm-1处Al—O—H结构中O—H 键，1 069 cm-1、1 185 cm-1处的Al—O—H键及1 385 cm-1处的C—H吸收峰并存，说明膜材料的化学结构以Al—O—H键为主，其中存在未完全水解的反应物；当焙烧温度升高到200 ℃时，部分Al—O—H键发生转变形成了新的Al—O振动峰，Al—O—H结构中的O—H键仍然存在，C—H吸收峰变小，说明温度的升高促进了Al—O—H键的分子间脱水和未完全水解反应物的分解，膜材料的化学结构为Al—O—H和Al—O键共存；当焙烧温度增至350 ℃时，Al—O—H键彻底断裂，Al—O—H结构中的O—H键完全消失，C—H吸收峰形大大减弱，说明膜材料的化学结构发生了很大变化，此时膜材料的化学结构以Al—O 键为主；当焙烧温度继续升高到600 ℃时，整体峰形与350 ℃时相比变化不大，表明这两个温度下膜材料的化学结构未发生明显变化.2.3 TG-DTG分析50 ℃真空干燥的Al2O3凝胶材料TG - DTG曲线如图4所示.在图4中，DTG曲线在71.6、184.2和283.5 ℃处出现了3个明显的失重峰，对应于3个失重过程.这是因为Al2O3凝胶材料在形成过程中发生了以下主要反应，如式(2)～式(6)所示[19].水解反应：Al(OC3H7)2(OH)+C3H7OH(2)Al2O(OC3H7)2(OH)2+ 2C3H7OH (3)2C3H7OH (4)缩聚反应：(5)Al—O—Al+C3H7OH(6)图4 Al2O3凝胶材料的TG - DTG曲线Fig.4 TG - DTG(thermogravimetry-differential thermogravimetry) curves of Al2O3 gel materials第一阶段的失重在115 ℃左右完成，主要是由材料中的物理吸附水和反应产生的C3H7OH挥发引起的，其失重率约为10.8%；第二阶段的失重发生在115～220 ℃之间，主要是由材料中结合水的脱除及未完全水解产物的分解所致，其失重率为约12.0%；第三阶段的失重发生在220～600 ℃之间，在283.5 ℃时失重速率达到最大，主要是由AlOOH分子内脱水，材料发生相变生成Al2O3所致，其失重率约为22.2%；600 ℃以后趋于稳定，失重率不到1%.2.4 表面自由能计算表面自由能作为材料自身的重要特征，与其表面润湿性密切相关[20].van Oss - Chaudhury - Good等[21-22]认为，固体或液体表面自由能γ由非极性的Lifshitz - Van der Waals分量γLW和极性的Lewis酸 - 碱分量γAB组成，而γAB为电子供体γ-和电子受体γ+的几何平均值，即γ=γLW+γAB(7)γAB=2(γ+γ-)1/2(8)当固、液、气三相界面张力达到平衡，根据Young方程[23]及黏附功原理[24-25]得到固液界面相互关系为γL(1+cosθ)=2[(γSLWγLLW)1/2+(γS+γL-)1/2+(γs-γL+)1/2](9)式中，θ为液体在固体表面的接触角，γS(γL)、γSLW(γLLW)、γSAB(γLAB)、γS+(γL+)、γS-(γL-)分别为固体(液体)的表面自由能、非极性Lifshitz - Van der Waals分量、Lewis酸 - 碱分量、电子受体分量及电子供体分量.实验所选测试液蒸馏水、甘油、二碘甲烷的表面自由能及其分量如表2所示，它们在Al2O3无机薄膜表面的接触角如表3所示.通过式(7)～式(9)计算出薄膜的表面自由能及其分量，结果如表4所示.由表3可知，Al2O3薄膜表面的蒸馏水接触角都小于90°，表现为亲水特性.表4表明，随着焙烧温度的升高，Al2O3薄膜的表面自由能及其Lifshitz - Van der Waals分量、Lewis酸 - 碱分量都先减小后增大，在350 ℃时达到最小值.主要因为当温度从50 ℃升至350 ℃时，膜材料中水分子及AlOOH结构中O—H键含量逐渐减少，导致测试液内的羟基群与膜材料之间的亲和力不断减弱，Lewis酸 - 碱分量所占比例γSAB/γS降低了2%，表面润湿性减弱；当焙烧温度从350 ℃升至600 ℃时，膜材料分子内结构发生变化，导致膜材料内聚能增大，Lewis酸 -碱分量所所占比例γSAB/γS增加了1%，表面润湿性增强.3 结论1) 未焙烧的Al2O3膜材料化学结构以Al—O—H键、Al—O键为主，随着焙烧温度的升高，Al—O—H键逐渐断裂，至350 ℃时，Al—O—H键彻底断裂，膜材料化学结构变为以Al—O键为主.表2 20 ℃测试液体的表面自由能及其分量(×10-5 N·cm-1)Table 2 Surface free energies and their components of liquids for measuring contact angles at20 ℃(×10-5 N·cm-1)测试液γLLWγL+γL-γLABγL蒸馏水21．8025．5025．5051．0072．80甘油34．003．9257．4030．0064．00二碘甲烷50．800．000．000．0050．80表3 测试液在不同温度焙烧Al2O3薄膜表面的接触角Table 3 Contact angles of Al2O3 film surfaces calcined at various temperature using different liquids焙烧温度/℃接触角/(°)水甘油二碘甲烷5044．841．239．520051．245．843．035056．850．046．560049．544．240．6表4 不同温度焙烧的Al2O3薄膜表面自由能及其分量(×10-5 N·cm-1)Table 4 Surface free energies and their components of Al2O3 film surfaces calcined at various temperature (×10-5 N·cm-1)焙烧温度/℃γSLWγS+γS-γSABγSγSAB/γS5039．861．3228．4912．2552．110．2420038．071．31 23．7611．1749．240．2335036．201．2819．7710．0446．240．226003 9．311．3124．6411．3850．690．232) 未焙烧的Al2O3膜材料物相结构为γ - AlOOH，当焙烧温度为200 ℃时，少部分γ - AlOOH发生转变，至350 ℃时物相结构转变为γ - Al2O3，晶粒尺寸约为4.2 nm，当焙烧温度继续升高到600 ℃时，γ - Al2O3的结晶度变得更高，晶粒尺寸略有增大，达到4.4 nm.3) Al2O3薄膜表面表现为亲水特性，随着焙烧温度的增加，薄膜的表面自由能先减小后增大，当焙烧温度为350 ℃时，表面润湿性最弱，表面自由能达到最小值46.24×10-5 N/cm，Lifshitz - Van der Waals分量γLW、Lewis酸 - 碱分量γAB分别为36.20×10-5、10.04×10-5 N/cm.参考文献:[1] Yoldas B E. 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无机膜材料研究应用现状及展望
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膜是一 种化 学 材料 ， 有分 离 、 既 浓缩 、 化 和脱 净 盐 的功 能 ， 又有 高 效 、 能 、 保 、 子 级 过 滤 等 特 节 环 分
Ａｂ ｔａ ｔ Ｍ ｏｅａ ｄｍｏｅｐｏ ｌ ｔｅ ｔ ｎ ｒ ｔｒｃｅ ｙｍｅ ｒｎ ｔｒ ｌ ａ ｒ ｅｈ ｏｏｉｓｏ ｍｂ ａ ｅｓｐ － ｓｒ ｃ ： ｒ ｎ ｒ ｅ ｐｅａ ｔｎ ｉ ｓａｅａｔａ ｔｄｂ ｍｂａ ｅｍａｅｉ ｓ ｓａｅ ｅｔｃ ｎ ｌｇｅ ｆ ｏ ａ ｏ ｍｅ ｒｎ ｅ ａ ｒｔ ｎ．Ｔｈｓｐ ｐ ｒｏ ｔｉｅ ｈ ｐ ｌ ａｉｎ ｆｍｅ ｒｎ ｃ ｎ ｌｇ ，ｆｃｓｎ ｎｉｏ ｇ ｎｃｍｅ ｒｎ ｔｒａｓ ｌｓｉｃｔｏ ａｉ ｏ ｉ ａ ｅ ｕｌ ｓｔｅａ ｐｉ ｔ ｅ ｏ ｍｂ ａ ｅｔ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｕｉｇｏ ｒａ ｉ ｍｂ ａ ｅｍａｅｉｌｃａｓ ｉ ｉｎ ｎ ｃ ｏｓ ｅ ｎ ｆａ
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膜材料的简介制备
分离膜材料和膜制备技术的研究进展摘要：膜分离技术是当代新型高效的分离技术, 也是二十一世纪最有发展前途的高新技术之一,目前在膜分离过程中, 对膜的研究主要集中在膜材料、膜的制备及膜过程的强化等三大领域; 随着膜过程的开发应用, 人们越来越认识到研究膜材料及其膜技术的重要性。
关键词：分离膜制备发展1.膜分离技术的发展简史膜在自然中,特别是在生物体内是广泛而永恒存在的。
可人类对它的认识、利用、模拟以至人工合成的过程却是及其漫长而曲折的。
人们对膜进行科学的研究则是近几十年来的事。
是在1748 年,诺来特(Nollet ) 就注意到水自发通过猪膀胱而扩散到酒精中。
在1864 年, 特劳贝( Traube) 才成功制成人类历史上第一片人造膜—亚铁氰化酮膜。
但直到1960 年洛布(Loeb) 和索利拉金(Souriraja) 研究出具有商业价值的醋酸纤维素非对称(L - S) 膜,确定了L - S 制膜工业,才开创了膜技术的新纪元。
随后的20 年是“膜技术的黄金时代”。
以石油危机和人类环境意识增强为契机。
伴随相关学科的发展,国内外学者对高分子膜的形成、膜结构、物性、性能、过程及应用等开展研究,取得了很大的进展,为以后膜科学的发展、膜技术的产业化奠定了基础。
[1]与传统的分离操作相比，膜分离具有以下特点：（1）膜分离是一个高效分离过程，可以实现高纯度的分离；（2）大多数膜分离过程不发生相变化，因此能耗较低；（3）膜分离通常在常温下进行，特别适合处理热敏性物料；（4）膜分离设备本身没有运动的部件，可靠性高，操作、维护都十分方便。
2.分离膜分类按膜的材料分类，可分为有机膜、无机膜、液膜；按膜的结构分类，可分为对称膜和不对称膜；按作用机理分类，可分为多孔膜和致密膜；按应用范围分类，可分为微滤膜（MF 膜）、超过滤膜（UF 膜）、反渗透膜（RO 膜）、气体分离膜（GS膜）、离子交换膜等。
[2]2.1 无机膜材料无机膜材料通常具有非常好的化学和热稳定性,但无机材料用于制膜还很有限, 目前无机膜的应用大都局限于微滤和超滤领域[3]。
无机表面薄膜力学及耐蚀性能及研究
博士学位论文摘要表面薄膜赋予材料表面耐磨、耐蚀、耐热、耐疲劳以及特殊的光、热、电和磁等多种功能，在现代高新技术中受到了越来越多的重视，成为材料科学中最活跃的研究领域之一。
薄膜材料和薄膜技术为机械、能源和交通等部门，以及现代军事提供了具有优异性能的新材料和器件，极大地促进了光电子技术、计算机技术、航空航天技术等现代高新技术的发展，在高新技术产业中具有举足轻重的作用。
本文研究了三种无机薄膜的制备工艺及其力学和耐蚀性能，获得了一些有意义的结果。
采用磁控溅射方法在硅和玻璃基体上沉积了BaTiO3(BTO)薄膜，通过原位测试不同厚度BTO薄膜的应力、介电常数和铁电性能随温度的变化规律，系统研究了薄膜的铁电性能与厚度和应力的关系，并用两种方法确定BTO薄膜的双轴杨氏模量和热膨胀系数。
实验结果表明，BTO薄膜中的应力为张应力。
膜中张应力随薄膜厚度的减小而增大，导致居里温度下降，剩余极化减小，矫顽场增大。
特别是当厚度较小(35~250nm)时，这种变化更加明显。
张应力对薄膜居里温度的影响主要位于300-450Mpa应力区间，在该区间内，应力增大导致薄膜居里温度线性下降（0.16℃/Mpa）。
根据温度升高过程中BTO薄膜应力曲线的斜率变化、介电常数峰值、电滞回线收缩等确定的居里温度一致。
由于薄膜中张应力的存在，BTO薄膜相变温度比体材料的相变温度低。
电滞回线表明铁电-顺电相变开始于BTO薄膜的居里温度，并持续到接近BTO体材料的居里温度。
说明BTO薄膜中存在多种畴。
BTO薄膜的铁电性能主要由膜内畴决定，而表面畴的影响相对很小。
另外，根据升温过程中铁电-顺电相变时晶胞体积和应变的变化，以及不同基体上BTO薄膜应力随温度变化率的计算结果表明，BTO薄膜双轴杨氏模量比体材料的稍大，而热膨胀系数比体材料的偏小。
薄膜应力的存在和变化对薄膜与基体的粘结强度有很大影响。
为了制备高质量的类金刚石（DLC）薄膜，并改善DLC薄膜和基体之间的粘接强度，采用双离子束轰击混合（DIBM）技术+离子束沉积(IBD)技术在钢基体上沉积DLC膜，研究了DLC膜的力学性能和耐蚀性能。
《2024年膜分离技术的研究进展及应用展望》范文
《膜分离技术的研究进展及应用展望》篇一一、引言膜分离技术是一种基于膜的物理分离过程，具有高效、节能、环保等优点，被广泛应用于水处理、生物医药、食品工业、能源等多个领域。
近年来，随着科学技术的发展和人们对于节能环保要求的提高，膜分离技术得到了快速发展，不仅在理论上进行了大量的研究，同时在实践中也得到了广泛的应用。
本文将主要就膜分离技术的研究进展及其应用前景进行综述和展望。
二、膜分离技术研究进展（一）技术分类与特性根据不同原理和用途，膜分离技术主要分为微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）等。
微滤主要用于去除大颗粒物质；超滤则能去除病毒和部分大分子物质；纳滤则介于超滤和反渗透之间，具有较高的截留分子量；反渗透则能实现高盐分和低盐分的分离。
这些技术各自具有独特的特性和应用领域。
（二）技术原理及研究进展膜分离技术的原理主要是利用膜的选择透过性进行物质分离。
在技术上，研究主要集中在新型膜材料的开发、膜制备工艺的优化以及膜的抗污染性等方面。
随着材料科学的发展，越来越多的新型膜材料如纳米复合膜、有机-无机复合膜等被开发出来，这些材料具有更高的通量、更好的截留性能和更长的使用寿命。
此外，膜的制备工艺也在不断优化，如热致相分离法、界面聚合法等，这些方法提高了膜的制备效率和性能。
三、应用领域及案例分析（一）水处理领域在水处理领域，膜分离技术被广泛应用于海水淡化、饮用水处理、污水处理等方面。
例如，在海水淡化中，反渗透技术能有效去除海水中的盐分和杂质，实现海水淡化的目标。
在饮用水处理中，超滤和纳滤技术能有效去除水中的细菌、病毒和部分大分子有机物，提高饮用水的安全性。
（二）生物医药领域在生物医药领域，膜分离技术被用于药物提纯、生物大分子分离等方面。
例如，利用纳滤技术可以有效地从中药提取液中提取出有效成分；利用超滤技术可以有效地去除生物制品中的杂质和病毒等污染物。
（三）食品工业领域在食品工业领域，膜分离技术被用于果汁澄清、乳品加工等方面。
无机材料的制备及其应用研究
无机材料的制备及其应用研究无机材料指的是不含有碳碳键的材料，包括金属、金属氧化物、陶瓷、玻璃等。
在工业和科技领域中，无机材料的制备和应用广泛，具有重要的经济和科技价值。
一、无机材料的制备无机材料的制备有多种方法，常见的有固相反应、水热法、溶胶-凝胶法等。
其中，固相反应法是最基础的方法，它根据化学反应进行物质转化。
水热法则是一种使化学反应在高温高压水环境中进行的方法。
溶胶-凝胶法主要通过化学反应的后续处理使原始溶胶转化成凝胶，再经过干燥和烧结处理，将溶胶-凝胶法制备的材料转化成无机材料。
此外，还有一些新兴的方法，例如等离子体技术、溶液法等。
二、无机材料的应用无机材料在工业和科技领域中有许多应用，其中较为重要的包括以下几个方面。
1. 电子领域无机材料在电子领域中的应用很广泛。
例如，一些非晶态金属如铝、锆、钼等，因其无定形结构，具有极佳的磁、电、热性质，可作为磁性材料、电子互连材料等。
另外，一些无机材料还可用于液晶、LED、光电存储器等光电器件的组成部分。
2. 石油化工领域无机材料在石油化工领域中发挥重要的作用。
例如，铝氧化物作为催化剂广泛应用于石化、石油加氢、芳烃生产、裂化等重要工艺中。
氧化锆、氧化铝等材料，则广泛用于催化剂载体、膜材料、阻隔材料等。
3. 能源领域无机材料在能源领域中的应用也很重要。
例如，太阳能电池的制造中需要金属硒、铜铟镓硒等无机材料；锂离子电池则需要锂离子导体、固体电解质等材料，它们为上述电池的高效和稳定工作提供了保障。
4. 生物医学领域在生物医学领域，无机材料也具有广泛的应用。
例如，钙磷酸盐、羟基磷灰石等材料可以用于人工骨、人工关节、人工牙等的制造中。
氧化锌、氧化铁等无机材料还被广泛应用于药物传递、抗生素制备、诊断剂等方面。
结语总之，无机材料的制备和应用在现代工业和科技领域中具有重要地位。
为了更好地发挥无机材料的作用，未来的科研工作者需要不断探索新材料的制备方法和应用领域，提高无机材料的性能和稳定性，进一步推动无机材料科学和技术的发展。
《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。
无机化合物的制备与研究进展
无机化合物的制备与研究进展无机化合物是指由金属和非金属元素组成的化合物，与有机化合物相对。
无机化合物广泛应用于材料科学、能源储存、催化剂等领域。
本文将从无机化合物的制备方法和研究进展两个方面进行探讨。
一、无机化合物的制备方法1. 水热合成法水热合成法是一种常用的制备无机化合物的方法。
该方法利用高温高压下水的特性，使得反应物能够充分溶解并发生反应，从而得到所需的无机化合物。
水热合成法具有简单、高效、环境友好等优点，广泛应用于金属氧化物、金属硫化物等无机化合物的制备。
2. 气相沉积法气相沉积法是一种通过气体反应生成无机化合物的方法。
该方法通常采用化学气相沉积或物理气相沉积的方式，将气体反应物通过热解、溅射等方式转化为固态的无机化合物。
气相沉积法具有高纯度、薄膜均匀性好等优点，广泛应用于薄膜材料的制备。
3. 溶剂热法溶剂热法是一种在有机溶剂中进行反应制备无机化合物的方法。
该方法通过有机溶剂的选择和调节反应条件，使得反应物能够在溶液中发生反应并生成所需的无机化合物。
溶剂热法具有反应条件温和、产物纯度高等优点，广泛应用于金属有机框架材料等无机化合物的制备。
二、无机化合物的研究进展1. 金属氧化物的研究金属氧化物是一类重要的无机化合物，具有广泛的应用前景。
近年来，研究者们在金属氧化物的制备和性能调控方面取得了许多进展。
例如，通过控制合成条件和添加适量的杂质元素，可以调控金属氧化物的晶体结构和电子结构，从而改善其催化性能和光电性能。
2. 金属硫化物的研究金属硫化物是另一类重要的无机化合物，具有优异的电化学性能和光催化性能。
近年来，研究者们在金属硫化物的制备和应用方面进行了深入研究。
例如，通过控制硫源、金属源和反应条件，可以制备出具有不同形貌和结构的金属硫化物纳米材料，并应用于储能材料、传感器等领域。
3. 金属有机框架材料的研究金属有机框架材料是一类由金属离子和有机配体组成的晶态材料，具有高度可调性和多样性。
近年来，研究者们在金属有机框架材料的制备和应用方面取得了重要进展。
面向氢气高效分离的无机二维材料膜精密构筑及限域传质机理研究
面向氢气高效分离的无机二维材料膜精密构筑及限域传质机理研究1.引言1.1 概述概述随着能源需求的增长和传统能源裂变问题的加剧，对于可再生、清洁能源的需求越来越迫切。
其中，氢气被认为是最具潜力的清洁能源之一，其燃烧产生的唯一副产品是水，相比之下其他能源的碳排放问题变得相对较小。
然而，目前广泛采用的氢气生产方法，例如化石燃料蒸汽重整法、水电解法等，仍然存在能源消耗大、设备庞大、生产成本高等问题。
因此，研究高效、节能的氢气分离技术成为了当前的热点之一。
无机二维材料膜由于其特殊的物理和化学性质，在气体分离领域展示出了巨大的应用潜力。
具有单原子厚度的无机膜材料通过构筑纳米孔隙结构、调控分子间作用力等手段，可以实现对氢气的高效分离。
而且，无机二维材料膜的稳定性和机械强度也超过了许多传统的有机膜材料。
本文主要围绕面向氢气高效分离的无机二维材料膜的精密构筑及限域传质机理展开研究。
通过对目前常用的无机二维材料膜构筑方法和面向氢气高效分离的研究进展的综述，分析无机二维材料膜在氢气分离中的应用前景，并探讨限域传质机理对氢气分离的影响。
本研究的目的是为了提供关于无机二维材料膜在氢气高效分离方面的研究进展及应用前景的综合分析，为氢气分离技术的进一步发展提供理论指导和实验依据。
同时，通过对限域传质机理的研究，揭示氢气分离过程中分子传输的动力学行为，为设计和制备更高效的分离膜提供理论参考，推动氢气分离技术的实际应用。
文章结构：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
1. 引言1.1 概述在引言的概述部分，将介绍氢气分离技术的重要性以及当前存在的问题。
随着能源危机和环境污染问题的日益严重，氢能作为一种清洁、高效的能源形式备受关注。
然而，由于氢气分子的微小尺寸和其它气体分子的相似性，传统的气体分离技术面临着效率低、成本高的困境。
因此，研究高效分离氢气的新材料和方法具有重要意义。
1.2 文章结构文章的整体结构分为引言、正文和结论三个部分。
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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C
BTrimer-TPA-grown-crystals
LRTEM
HRTEM
3.8 2.4 1.4 0.5
TPA Dimer-TPA Trimer-TPA
Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2019), 456-460
Uemiya, et al, J.Membr.Sci., 56(1991)303
2.3 化学镀Pd-Cu膜
In-situ oxidation
activation
bare PSS
oxidized PSS
oxidized and activated PSS
Electroless plating
Pd / PSS (PSS——porous stainless steel)
Jianhua Tong et al, J. Membr. Sci., 2019, in press
3.1 沸石分子筛膜
孔径均一 直孔道 耐高温
Three dimensional structure of MFI-type zeolite
3.2 沸石分子筛膜的制备方法
• 二次生长法
• 原位水热合成法 • 溶胶-凝胶法 • 化学蒸汽相法 • 微波加热法 • 自组装法
中空纤维膜
4. 无机膜制备技术的研究目标
• 沸石膜——超薄、定向沸石膜的合成； • Pd膜 ——超薄的、高温下稳定的Pd
膜的合成； • 透氧膜——高透氧量、高稳定性、高
机械强度的透氧膜的合成； • 陶瓷膜——复合陶瓷膜的制备
谢 谢 大 家！
参考文献
1. Uemiya, et al, J.Membr.Sci., 56(1991)303 2. Yi Hua Ma, et al, U. S. Patent 6152987, 2000 3. Yi Hua Ma, et al, Ind.Eng.Chem.Res.2019.43.2936 4. Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2019), 456-460 5. Michael Freemantle, Chemical&Engineering News,83,40,(2019),49-57 6. Xiaoyao Tan et al, AICHE J., 2019, 51, 1991 7. 吴立群, 南京化工大学学报, 22, 5, 2000 8. 王学松《现代膜技术及其应用指南》 9. 黄仲涛《无机膜技术及其应用》
优点
膜厚可控 取向可控
Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2019), 456-460
3.3 二次生长法机理
1994年， Tsapatsis 提出二次生长法。
Zeolite membrane Support
3.3 二次生长法制备ZSM-5沸石膜
• 分类 无机膜
致密膜 多孔膜
致密金属膜 PPd及及PPd合金膜 Ag及Ag合金膜
致密的固体电解质膜 氧化锆膜 复合固体氧化物膜
致密的“液体充实固定化”多孔负载膜
动态原位，多孔Ni膜
多孔Ag膜，多孔Pd膜
多孔陶瓷膜
Al2O3膜 SiO2膜 多孔玻璃膜
ZrO2膜 TiO2膜 分子筛膜 （包括碳分子筛膜）
Pd-Cu / PSS
Yi Hua Ma, et al, U. S. Patent 6152987, 2000
Yi Hua Ma, et al, Ind.Eng.Chem.Res., 2019,43,2936
2.3 化学镀Pd-Cu膜
PSS Pd-Cu membrane
Oxide barrier 350~450℃下稳定 >6000h 450℃下，H2 维持较高渗透速率 >500h
3.3 二次生长法制备ZSM-5沸石膜
2. Hydrothermal growth of ZSM-5 films/silica/ α-alumina
Hydrothermal
precursor
Trimer-TPA-grown-films
Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2019), 456-460
1.2 无机膜材料的制备方法
固态粒子烧结法 溶胶-凝胶法 物理气相沉积 化学气相沉积
阳极氧化法 相分离-沥滤法
热分解法 水热法
二次生长法 化学镀
微波合成法 电镀
溅射沉积 光催化沉积 喷雾-热解法
…
2.1 Pd合金膜制备方法
• 化学镀
•传统卷轧
优点
•物理气相沉设积备简单；成本低；沉积均匀；
•化学气相沉积
3.3 二次生长法制备ZSM-5沸石膜
Trimer－TPA
TPA
Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2019), 456-460
3.4 其他进展
光催化沉积制备Pd膜； 分子自组装制备沸石膜； 相转化与烧结联用制备混合导体陶瓷
•电镀 容易覆盖大表面和复杂形状载体.
•反喷应雾热方解程式
阴极 反应 N2： H44OH N24H 2O4e 阳极反 2P应 d2： 4e2P0d
总反应 2P： d2N2H44OH 2P0dN24H 2O
2.1化学镀Pd-Ag膜
1991年，Uemiya利用化学镀制备Pd-Ag合金膜.
Seminar І
无机膜材料制备研究进展
报告人: 于 睿 导 师: 李 灿 院士
2019.11.7 ——State Key Laboratory of Catalysis, DICP
1.1 无机膜材料概述——定义与分类
• 定义 无机膜是指用无机材料如金属、金属氧化物、陶瓷、 多孔玻璃和沸石等制成的半透膜。
Yi Hua Ma, et al, U. S. Patent 6152987, 2000 Yi Hua Ma, et al, Ind.Eng.Chem.Res.2019.43.2936
2.4 化学镀+CVD制备Pd膜
Electroless plating
0.228 565
Electroless plating +CVD