【摘 要】
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本文以正硅酸乙酯(TEOS)为无机前驱物、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)为有机模板剂制备了介孔有序的无支撑SiO2薄膜和以Al2O3为支撑体的SiO2分离膜。首先考察了H2O/TEOS和HCl/T
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本文以正硅酸乙酯(TEOS)为无机前驱物、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)为有机模板剂制备了介孔有序的无支撑SiO2薄膜和以Al2O3为支撑体的SiO2分离膜。首先考察了H2O/TEOS和HCl/TEOS的摩尔比对TEOS的水解速率、溶胶凝胶化速率的影响规律。对不同HCl/TEOS摩尔比下SiO2薄膜的XRD分析表明:减缓凝胶化速率有利于得到介孔有序性较好的无支撑SiO2薄膜。采用稳态荧光法测定了25℃时CTAC在乙醇和水摩尔比为1:1的混合溶液中的第一和第二临界胶束浓度(CMC1和CMC2),与CTAC在水溶液中的CMC1和CMC2值对比表明,增大乙醇量有利于在体系中加入更多的CTAC,同时又能够使其保持较稳定的棒状胶束状态。对CTAC/TEOS摩尔比对无支撑SiO2薄膜的孔径分布和介孔有序性影响的考察结果表明:摩尔比为0.05、0.15、0.25和0.35时均可以得到介孔孔径在2～3 nm之间集中分布的SiO2薄膜,且摩尔比为0.15时SiO2薄膜的介孔有序性最好。此外还初步探讨了CTAC/TEOS摩尔比增大的过程中CTAC在体系中可能的聚集形态。热重和XRD分析表明升温至600℃可以将CTAC去除完全,但高温下处理的时间过长不利于保持SiO2薄膜的有序介孔。采用扫描电镜观察了硅溶胶粘度与Al2O3支撑体孔径的匹配情况。室温下测定了不同CTAC/TEOS摩尔比硅溶胶所得介孔SiO2分离膜对N2和H2的渗透通量,表明:CTAC/TEOS摩尔比为0.35时SiO2膜的渗透通量最大,经过6次涂膜后气体通过膜的机理已经由努森扩散控制。将该膜用于CH4/CO2混合气体分离,其实际分离因子与理论分离因子基本相同。
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