功能化多壁碳纳米管负载铁离子改性双极膜的制备与表征

分别用未功能化的多壁碳纳米管(MWCNTs)、羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)、羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)、磺酸基化多壁碳纳米管(MWCNTs-SO3H)改性羧甲基纤维素钠(CMC)-聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CS)-聚乙烯醇双极膜(BPM)的阳离子交换膜层。采用力学性能分析、接触角测定、电流密度-槽电压曲线等对改性前后双极膜的性能进行表征,并测定了改性前后双极膜中Fe~(3+)的流失量。结果表明,经功能化多壁碳纳米管改性后,双极膜的亲水性和力学性能得到了显著提高。功能化多壁碳纳米管和Fe~(3+)对催化中间界面层水解离有协同作用,大大提高了中间界面层水解离效率,降低了双极膜的膜阻抗和槽电压。此外,改性后双极膜中Fe~(3+)的流失量有了明显的下降,从而保持了双极膜结构和催化水解离性能的稳定性。     

静电纺丝法制备PVA-SA-CuTsPc纳米纤维改性CMC-PVA/CS-PVA双极膜

分别用Fe3+离子和戊二醛作为交联剂对羧甲基纤维素钠(CMC)-聚乙烯醇(PVA)阳膜层和壳聚糖(CS)-聚乙烯醇阴膜层进行改性,利用静电纺丝法制备聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钠(SA)-四磺酸基铜酞菁(CuTsPc)纳米纤维纺丝,引入中间界面层,制备CMC-PVA/PVA-SA-CuTsPc/CS-PVA双极膜(BPM),并用扫描电镜、接触角测定仪,电流密度-槽电压关系曲线、交流阻抗谱等对制备的双极膜进行了表征。研究结果表明,经PVA-SA-CuTsPc纳米纤维纺丝改性后,CMC-PVA阳膜表面亲水性增强,双极膜的中间界面层水解离效率提高,膜阻抗和槽电压下降。当电流密度为90 mA/cm2时,CMC-PVA/PVA-SA-CuTsPc/CS-PVA(w(CuTsPc)=3.0%)双极膜的电阻压降(即膜IR降)仅为0.5 V。     

掺杂无机纳米材料光催化双极膜的制备与表征

将柔性链聚乙烯醇(PVA)分别与刚性链天然高分子海藻酸钠(SA)和壳聚糖(CS)共混,以增强其柔韧性及双极膜界面层的相容性。然后分别以纳米无机半导体材料和戊二醛为交联剂,对PVA/SA和PVA/CS进行改性,制备了PVA-mSA/mCS双极膜。测定了双极膜的J-V曲线、膜阻抗、接触角和溶胀度。以扫描电镜对PVA-ZnO-SA/mCS膜成分与形貌作表征,膜厚约121μm,中间界面层厚约5μm。电子能谱图表明氧化锌均匀分布在阳膜层中。实验结果表明,采用纳米ZnO改性后双极膜的亲水性增强,具有更强的中间界面层水解离能力,较小的工作电压和较低的膜阻抗,可以广泛应用于绿色化学和环境治理。     

光催化双极膜水解离的研究

在双极膜的中间层中涂布纳米尺寸的光催化剂TiO2和光敏剂蒽醌(Anthraquinone,缩写为Anth),制得三明治式的双极膜.用扫描电镜(SEM),电化学工作站等对制得的膜进行了表征.实验结果表明,在紫外光照射下,以TiO2-Anth修饰的双极膜表现出更高的水解离效率及氢离子和氢氧根离子的渗透率,阻抗减小,工作电压降低等特点.当工作电流密度达125 mA/cm2时,电槽工作电压小于5.0 V.     

“三明治”双极膜的制备及其在降解含酚废水中的应用

纳米TiO₂上负载纳米Pt以制备纳米Pt/TiO₂半导体光催化剂, 壳聚糖(CS)经纳米Pt/TiO₂改性后作为阴膜层材料, 以羧甲基纤维素(CMC)作为阳膜层材料, 分别用戊二醛与FeCl₃对阴、阳膜层进行交联改性, 制备了CMC-Pt/TiO₂-CS双极膜, 并将该复合膜作为降解高浓度含酚废水电解槽的隔膜。结果表明: Pt/TiO₂光催化剂可促进双极膜中间层水的解离, 大大降低双极膜的膜阻抗和电阻电压降(IR降); 同时, Pt/TiO₂光催化剂表面生成的羟基自由基(·OH)可直接作用于苯酚, 使其彻底降解成无机小分子; 紫外光照下在16.7 mA·cm^-2的电流密度下电解高浓度含酚废水80 min后, CMC-Pt/TiO₂-CS 双极膜的苯酚降解率比CMC-TiO₂-CS 双极膜的苯酚降解率高12.7%; 整个电解过程CMC-Pt/TiO₂-CS 双极膜的膜电阻电压降保持在0.9 V。     

从海水中选择性提钾的双极膜的研制及其应用

以羧甲基纤维素钠(CMC)和壳聚糖(CS)分别作为制备双极膜阳、阴极膜的天然材料,然后分别以18-冠醚-6(18-C-6)和戊二醛(GA)改性,采用流涎法制备mCMC +18-C-6/mCS离子印迹双极膜.从含水率、红外、热稳定性、跨膜电压、交流阻抗等方面表征该离子印迹双极膜的性能.测定结果表明,改性后的离子印迹双极膜性能得到提高.并将改性后的离子印迹双极膜应用于宁德市海水中提取钾资源,当渗透时间150 min时,K+透过改性后的离子印迹双极膜的透过率最大,高达95％.     

三聚氰胺协同戊二醛联合交联QCS构筑燃料电池用阴离子交换膜EI北大核心CSCD

以三聚氰胺为中间改性物,借助戊二醛作为交联剂改性季铵化壳聚糖制备阴离子交换膜。通过改变三聚氰胺含量,探讨其作为交联中间体对阴离子交换膜力学性能、导电性能以及耐碱稳定性等相关性能的影响,并对其进行扫描电镜观测微观结构。扫描电镜结果表明,三聚氰胺与季铵化壳聚糖交联过程中,膜表面呈现褶皱状,形成致密连续的膜结构。三聚氰胺引入后,膜的力学性能、导电性能及耐碱稳定性均得到改善,当三聚氰胺含量达到4%时,膜样品拉伸强度可达到33.79 MPa,在70℃时其导电率达4.83×10^(-2)S/cm,将膜浸渍于6 mol/L KOH(60℃)中120 h,电导率仅损失2.81%,表现出优异的耐碱稳定性。     

Ni-P-mCMC/mCS双极膜的制备及在电合成糠醇中的应用

以磷酸化试剂改性羧甲基纤维素钠和戊二醛改性壳聚糖制备了Ni-P-mCMC/mCS双极膜并用于电还原制备糠醇。测定了膜的离子交换容量及膜的交流阻抗;以化学镀方法将金属镍镀在阳离子交换膜层的表面上,以实现阴极室中的零极距电解。双极膜中间层中水解离后生成的H+离子迁移入阴极室中,使阴极室呈酸性,从而保证了糠醛电还原生成糠醇的进行。实验结果表明,以糠醛水溶液为阴极液,1mol/LH2SO4为阳极液,常温电解,电流效率可达84%,电解电压2.5V。与传统的液相中压或高压加氢法相比,避免了Cu-Cr催化剂所产生的铬污染,为绿色环保工艺。     

三聚氰胺协同戊二醛联合交联QCS构筑燃料电池用阴离子交换膜

以三聚氰胺为中间改性物,借助戊二醛作为交联剂改性季铵化壳聚糖制备阴离子交换膜。通过改变三聚氰胺含量,探讨其作为交联中间体对阴离子交换膜力学性能、导电性能以及耐碱稳定性等相关性能的影响,并对其进行扫描电镜观测微观结构。扫描电镜结果表明,三聚氰胺与季铵化壳聚糖交联过程中,膜表面呈现褶皱状,形成致密连续的膜结构。三聚氰胺引入后,膜的力学性能、导电性能及耐碱稳定性均得到改善,当三聚氰胺含量达到4%时,膜样品拉伸强度可达到33.79 MPa,在70℃时其导电率达4.83×10~(-2)S/cm,将膜浸渍于6 mol/L KOH(60℃)中120 h,电导率仅损失2.81%,表现出优异的耐碱稳定性。     

二茂铁改性双极膜技术制备3-甲基-2-吡啶甲酰胺

以二茂铁作为交联催化中心对海藻酸钠阳膜进行改性,制备了mSA-mCS聚合物双极膜.测定了双极膜的红外光谱、海藻酸钠(SA)和壳聚糖(CS)电荷密度、OH-渗透性、I-V工作曲线及交流阻抗.OH-渗透性和膜交流阻抗的测试结果表明,mSA-mCS双极膜经二茂铁离子改性后,双极膜中间层中水解离的性能得到了提高,同时降低了膜阻...