聚乙烯基胺/聚乙烯醇/碳纳米管杂化膜的制备及气体分离性能

以聚砜(PS)超滤膜为支撑层,首先制备聚乙烯基胺(PVAm)/聚乙烯醇(PVA)复合膜,考察PVAm与PVA的组成及铸膜液固含量对膜渗透选择性能的影响.当PVAm/PVA为7/3,固含质量分数为8%时,复合膜的性能最好,0.2 MPa下,CO_2渗透速率为35.5GPU[1GPU=10~(-6) cm~3(STP)/(cm~2·s·cmHg)],CO_2/N_2的分离系数为123.6.其次,在上述最佳条件中添加不同类型的多壁碳纳米管(MWCNT、MWCNT-OH和MWCNT-COOH),考察碳纳米管含量及表面基团对气体分离性能的影响,并利用红外分析、X-射线衍射及扫描电镜考察所制备杂化膜的化学结构、结晶性能.结果表明,添加表面—OH和—COOH改性的MWCNT可以有效提高膜的透过分离性能.当MWCNT-OH和MWCNT-COOH质量分数均为1%时,CO_2渗透速率分别为62.0和76.6GPU,CO_2/N_2的分离系数分别为117.7和139.5.最后,考察进料气压力对杂化膜CO_2渗透速率及CO_2/N_2的分离系数的影响,在0.2~1.8 MPa的压力范围内,添加表面改性的碳纳米管均能使复合膜的CO_2渗透速率提高.     

(Sm_(1-x)La_x)_2Ce_2O_7(0<x<1)固溶体的热物理性能

以La_2O_3、Sm_2O_3和CeO_2为原料,采用高温固相反应法制备了(Sm_(1-x)La_x)_2Ce_2O_7(0x1)系列固溶体。并对其相结构、显微组织、元素组成、热物理性能进行了研究。X射线衍射分析表明,所合成的(Sm_(1-x)La_x)_2Ce_2O_7(0x1)系列固溶体具有典型的单一缺陷萤石型结构。扫描电镜分析表明,其显微组织十分致密,相对致密度92%,且各元素摩尔比与其化学式比较接近。其热导率随着La_2O_3掺杂量的增加而降低,并明显低于Y_2O_3部分稳定ZrO_2的热导率。其在1 000℃时的热膨胀系数处于11.83×10~(-6)/K至12.86×10~(-6)/K之间,明显高于YSZ的9×10~(-6)/K。该系列固溶体良好的热物理性能,表明其有潜力用作新型热障涂层表面陶瓷层材料。     

高分子富氧膜的研究——(Ⅰ)几种聚烯烃及其改性聚合物的成膜与氧氮透过性能

研究了TPX、乙丙共聚物、中1,2-聚丁二烯和3,4-聚异戊二烯及其共混改性聚合物的均质膜的成膜规律和工艺方法,提出了“液面框架成膜法,成功地解决了强度低,、室温处于高弹态聚合物均质膜的制膜困难。用SEM.DSC.WAXD和POM分析了膜的形貌和形态结构、以压力法和体积法测定了膜的氧氮选择透过性,发现溶剂蒸发温度和后处理条件对膜的表面形貌,形态结构及气体透过性产生深刻影响;大分子共混改性TPX膜的结晶度降低;除等规聚丙烯和3,4-聚异戊二烯外、其余所研究的聚合物膜的P_(O_2)达10~(-9)(cm~3(STP)cm/cm~2.s.cmHg],α-(O_2)/N_2为2.8—5.0,改性TPX的气体透过性及透过稳定性较改性前有所改善。     

液晶／聚合物复合膜的性能及其富氧效果

随着高分子材料科学的飞跃发展,人们期望着Po_2、αo_2/N_2值均优良的膜材料出现。液晶/聚合物复台膜首先由日本科学家KAJIYAMA使用苄叉类液晶与PVC(聚氯乙烯)共混后制成二元复合膜,Po_2达5.75×10~(-10)cm~3·cm·cm~2·sec~1·cmHg~1、αo_2/N_2达到2.95。清华大学化学系王良御、杨诚用苯基环乙烷类液晶与PVC共混制成的复合膜在北京氧气厂试验时Po_2达到134.7×10~(10)cm~3·cm·cm~2·sec~1·cmHg~1,α达到4.45,普通空气经过分离后可以得到含O_2 42％的富O_2空气。实际分离系数α’o_2/N_2=2.27。通过对不同含O_2量的原料气的渗透试验证明,复合膜的α’对浓度不同的原料气有不同的值。     

聚富马酸酯的薄膜化及氧/氮透过性

本文考察了聚富马酸二烷基酯的水面展开成膜条件和积层膜的各种因素,制备出氧透过速度为3×10~(-5)cm~3(STP)/cm~2·s·cmHg,氧/氮分离系数α=2.4～4的积层复合膜。     

底膜表面粗糙度对Pebax/PAN复合膜性能的影响

采用粗糙度仪对聚丙烯腈(PAN)底膜表面粗糙度进行表征,研究了PAN底膜表面粗糙度对聚酰胺-聚醚嵌段共聚物(Pebax)复合膜性能的影响.发现在考察的范围内,涂层液浓度与底膜表面粗糙度共同作用,影响复合膜的分离性能.Pebax复合膜的CO_2/N_2选择性随底膜表面粗糙度的增加而下降,且选择性数据的波动也随之增大.     

TeO_2-Nb_2O_5-P_2O_5系统玻璃的成玻特性和性能

研究了TeO_2-Nb_2O_5-P_2O_5三元系统的玻璃形成能力和相关理化性能。结果表明,在TeO_2(80%-90%),Nb_2O_5(0-20%),P_2O_5(0-20%)(摩尔分数)成分范围内可以形成性能良好的透明玻璃,碲氧、磷氧和少量的铌氧结构单元共同构建了稳定的链状玻璃网络骨架。TeO_2-Nb_2O_5-P_2O_5玻璃的转变温度为394-425℃、折射率为1.65-1.88。     

InP表面氮化对Al_2O_3/InP金属氧化物半导体电容界面特性及漏电特性的影响

采用原子层沉积系统中自带的等离子体发生器产生N_2等离子体直接处理InP表面,系统地研究了氮化对Al_2O_3/InP金属氧化物半导体(MOS)电容界面特性及栅漏电特性的影响。实验结果表明,氮化能有效降低界面缺陷密度和边界缺陷密度,抑制InP表面自然氧化物的形成,改善界面质量,提高Al_2O_3/InP MOS电容的电学性能。氮化之后,在Al_2O_3/InP界面会形成一个约为0.8 nm厚的界面层,积累区频散由7.8%降低至3.5%,滞回由130减小至60 mV,界面缺陷密度由5×10~(12)降低至2×10~(12)cm~(-2)·eV~(-1),边界缺陷密度由9×10~(11)降低至5.85×10~(11)V~(-1)cm~(-2),栅漏电流由9×10~(-5)降低至2.5×10~(-7)A/cm~2,这些数据充分证明了采用N_2等离子体直接处理InP表面来钝化Al_2O_3/InP界面的方法是有效的。     

P2Mo18/MEB复合膜电极的光伏性能

通过交替沉积自组装技术(LBL)制备了Dawson型磷钼酸(P_2Mo_(18))和亚甲基蓝(MEB)复合膜电极。采用紫外可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对膜电极进行了表征。结果表明,P_2Mo_(18)和MEB被完好的组装到表面均匀光滑的复合膜中且膜增长均匀。电化学测试系统对其进行的光伏性能测试表明,相对于单一的MEB光电极而言,P_2Mo_(18)/MEB复合膜电极表现出更好的光电转换性能。多酸的引入增强了膜电极的光伏性能。     

NdBO_3和 Nd(BO_2)_3的标准生成自由能

用 CaF_2单晶和 ZrO_2(+MgO)为固体电解质分别构成原电池:■和 Pt,B_((s)),NdBO_(3(s)),Nd(BO_2)_(3(s))|ZrO_2|Cr_2O_(3(s)),Cr_((s)),Pt联合测了 NdBO_3和 Nd(BO_2)_3的标准生成自由能:ΔG~0_(NdBO_3)=-1757+3.8×10~(-1)TΔG~0_(Nd)(BO_2)_3=-3435+8.8×10~(-1)T由此求出由氧化物生成 NdBO_3及 Nd((BO_2)_3)的反应的标准生成自由能变化:1/2Nd_2O_(3(s))+1/2B_2O_(3■)=NdBO_(3(s))ΔG~0_(NdBO_3)=-242+1.4×10~(-1)T和 1/2Nd_2O_(3(s))+3/2B_2O_(3(s))=Nd(BO_2)_(3■)ΔG~0′_(NdBO_2)3=-693+4.6×10~(-1)T     

Sn_(1-x)Ta_xP_2O_7/PTFE复合电解质的制备及中温电性能

采用固相法合成了有机-无机复合电解质聚四氟乙烯(PTFE)/Sn_(1-x)Ta_xP_2O_7。X射线衍射结果表明Sn_(1-x)Ta_xP_2O_7和PTFE复合没有发生反应生成新物质;热分析表明样品稳定性良好;扫描电镜显示样品致密性良好。采用电化学工作站对样品的中温电性能(40~200℃)进行了研究,结果表明:Sn_(0.85)Ta_(0.15)P_2O_7/PTFE在160℃下,电导率达到最大值为:2.8×10~(-2)S/cm。以Sn_(0.85)Ta_(0.15)P_2O_7/PTFE组装H_2/O_2燃料电池性能测试表明,在150℃下,最大输出功率密度为25.8mW/cm~2(厚度:1.8mm)。     

EP/Al_2O_3叠层复合膜的微弧氧化-液料喷涂制备及其耐蚀性

铝合金微弧氧化膜表面封闭可有效改善其耐蚀性及表面粗糙度,目前采用涂料溶液封闭浸泡方式的研究不多。采用微弧氧化-液料喷涂方法在6061铝合金表面制备了环氧树脂(EP)/氧化铝(Al_2O_3)叠层复合膜,着重探讨了液态封闭料中EP浓度对复合膜耐蚀性的影响。通过接触角测试表征了EP液料在Al_2O_3多孔层表面的润湿性,并借助涡流测厚仪、光学显微镜、电化学工作站及盐雾试验研究了复合膜的厚度、表面形貌及耐蚀性。结果表明:当EP浓度为20%(体积分数)时,EP液料在Al_2O_3多孔层表面具有良好润湿性,接触角约为22.7°;制备出的EP/Al_2O_3叠层复合膜的厚度约为15.1μm,其腐蚀电流密度低至1.303 nA/cm~2,腐蚀电位可达-693.3 mV,且经过144 h盐雾试验后未出现腐蚀。     

Zr_2P_2WO_(12)/Fe-Ni复合材料的制备及其热膨胀性能研究

使用水热法成功制备Zr_2P_2WO_(12)粉末,采用真空热压烧结方法制备接近致密的Zr_2P_2WO_(12)/Fe-Ni复合材料。使用X射线衍射、扫描电镜及热膨胀测试仪对制备的Zr_2P_2WO_(12)及其Fe-Ni复合材料进行性能测试和表征,使用维氏硬度计测试复合材料的硬度,使用排水法表征复合材料的密度。结果表明:水热法制备的Zr_2P_2WO_(12)粉为高纯度的单相Zr_2P_2WO_(12),颗粒规则,晶粒尺寸约为50nm;随Zr_2P_2WO_(12)含量的增加,Zr_2P_2WO_(12)/Fe-Ni复合材料的硬度增加,而密度和致密度则降低,在25~800℃区间内平均热膨胀系数从13.5×10~(-6)/℃降低到8.6×10~(-6)/℃。     

壳聚糖/PHB/PEG多元共混膜的制备与体外血液相容性研究

为了改善壳聚糖材料的血液相容性能,在醋酸体系中制备了壳聚糖(CTS)/聚-(R)-3-羟基丁酸酯(PHB)/聚乙二醇(PEG)的多元共混复合材料,复合膜材料的基本理化性质经FT-IR、广角X粉末衍射(WAXD)、SEM和水溶胀率测定表征,体外评价了CTS/PHB/PEG多元共混膜的血液相容性。结果显示,共混物组分间存在一定的化学作用,共混膜的结晶行为受CTS控制,PHB和PEG的加入对CTS材料的表面形貌及亲水性能有较大影响。三元共混膜较CTS在溶血率、复钙化时间、动态凝血曲线等血液相容性能方面有所改善,膜表面血小板粘附减少,表现出良好的抗凝血性能。     

聚乳酸/SiO_X薄膜的制备及对气体的透过性和选择性

采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在聚乳酸(PLLA)薄膜表面沉积SiO_X层,以改善PLLA薄膜对气体的透过性和选择性。通过红外光谱仪和压差法透气仪分别对沉积效果和薄膜透气性进行测试。结果表明,PLLA/SiO_X复合膜相比纯PLLA膜,其对气体的透过性有所下降,而选择性有所提高。在25℃时,40μm的PLLA/SiO_X膜对O_2、CO_2、N_2和水蒸气的透过性分别降低了58.9%,48.6%,67.8%和52.3%,透气比α(CO_2/O_2)、α(O_2/N_2)和α(CO_2/N_2)则分别平均提高了20.0%,21.8%和37.5%;25℃时,60μm的PLLA/SiO_X膜对O_2、CO_2、N_2和水蒸气的透过性分别降低了23.8%,14.5%,46.7%和49.5%,透气比α(CO_2/O_2)、α(O_2/N_2)和α(CO_2/N_2)则分别提高了10.7%,30.7%和38.2%。     

ZrO_2含量对TC4钛合金微弧氧化复合膜摩擦磨损性能的影响

为了提高钛合金微弧氧化膜的耐磨性,向电解液中加入ZrO_2微粒,在TC4钛合金表面制备了不同ZrO_2含量的微弧氧化复合膜。采用涡流测厚仪测量复合膜的厚度;采用扫描电镜分析复合膜形貌;采用X射线衍射仪分析复合膜相组成;采用能谱仪分析复合膜中ZrO_2的含量;采用摩擦磨损试验研究复合膜在室温条件下的摩擦磨损性能。结果表明:复合膜中出现的ZrO_2新相降低了氧化膜的摩擦系数和磨损率;当复合膜中ZrO_2含量依次为2.70%,9.20%,14.09%,23.59%,42.78%时,平均摩擦系数先减小后增大,分别为0.45,0.40,0.30,0.26,0.35,比磨损率先减小后增大,分别为8.35×10~(-7),7.26×10~(-7),6.92×10~(-7),2.70×10~(-7),3.01×10~(-7)mm~3/(N·m);当复合膜中ZrO_2含量为23.59%时,复合膜摩擦系数最小,最稳定,比磨损率最小;随着ZrO_2在复合膜中含量的提高,ZrO_2载荷转移和自润滑作用增强,摩擦系数和比磨损率减小,但当ZrO_2含量增加至42.78%时,ZrO_2在复合膜表面团聚,使磨粒磨损和黏着磨损加剧,复合膜的摩擦磨损性能降低。     

基于P_2O_5-SiO_2与磺化聚醚醚酮/聚偏氟乙烯合成的有机/无机复合质子交换膜

通过向磺化聚醚醚酮(SPEEK)和聚偏氟乙烯(PVDF)复合物中添加P_2O_5-SiO_2溶胶,成功合成了有机/无机复合质子交换膜。对比于SPEEK/PVDF复合膜,所制备的有机/无机复合质子交换膜不仅保持了较高的尺寸稳定性及力学性能,同时还进一步提升了其质子电导率和吸水率。在所制备的有机/无机复合膜中,40%(质量分数)P_2O_5-SiO_2的有机/无机复合膜质子电导率达到0.1883S/cm,其所组装的单电池的开路电压为0.996V,峰值功率密度达到490mW/cm2。     

液晶复合膜对H2,N2,CO及CO2气体分离性能的研究

本文研究了三种液晶/高分子复合膜对H_2、N_2、CO及CO_2等四种气体的透过情况。实验表明,液晶/高分子复合膜在液晶的熔点以下对H_2及CO_2具有较好的选择性,其原因可能是小分子液晶添加剂使聚合物的致密结构发生了变化。选择性αH_2/N_2、αH_2/CO等在液晶的熔点附近有较大的突跃。渗透系数P_(H_2),P_(CO_2)较之PVC膜均有数量级的提高。液晶分子结构对气体的分离系数有很大影响,液晶分子中是否含有酯基或氰基在液晶的熔点(T_(KN))以上的选择性αH_2/N_2、αH_2/CO、αCO_2╱N_2以及αCO_2/CO等可差别3～4倍。     

基于P_2O_5-SiO_2与磺化聚醚醚酮/聚偏氟乙烯合成的有机/无机复合质子交换膜EI北大核心CSCD

通过向磺化聚醚醚酮(SPEEK)和聚偏氟乙烯(PVDF)复合物中添加P_2O_5-SiO_2溶胶,成功合成了有机/无机复合质子交换膜。对比于SPEEK/PVDF复合膜,所制备的有机/无机复合质子交换膜不仅保持了较高的尺寸稳定性及力学性能,同时还进一步提升了其质子电导率和吸水率。在所制备的有机/无机复合膜中,40%(质量分数)P_2O_5-SiO_2的有机/无机复合膜质子电导率达到0.1883S/cm,其所组装的单电池的开路电压为0.996V,峰值功率密度达到490mW/cm2。     

等离子体聚合有机硅复合膜的气体透过性

采用电感耦合无极放电形式在聚(二甲基硅氧烷)基质膜表面进行有机硅单体的等离子体聚合制成气体选择性透过膜。本文选择了6种有机硅单体:(1)六甲基二硅氧烷,(2)六甲基环三硅氧烷:(3)八甲基环四硅氧烷: (4)四甲基一1,3-二(羟丁基)一二硅氧烷:(5)四甲基一1,3-二(氯甲基)一二硅氧烷,和(6)四甲基一1,3一二(氨丙基)一二硅氧烷。制成的等离子体聚合复合膜具有较好的气体(O_2,N_2)透过选择性,其透气速率之比PO_2/PN_2最高可达4.20,而复合膜的气体透过速率仅略有下降。