试析球形单分散球形介孔二氧化硅纳米材料制备及其在聚酰胺反渗透复合膜中运用理工

论文导读：不同条件下制备出不同粒径的单分散球形介孔二氧化硅纳米材料，采取FT-IR、XRD、N_2吸附/脱附，SEM和TEM的手段对样品进行表征。实验结果表明：合成的介孔SiO_2纳米材料的形貌为球形，粒径大小均匀，并且具有有序的六方相介孔结构和较高的比表面积；在温度为353K时，CTAB的浓度为0.0056mol/L、TEOS的浓度为0.053mol/L、NaOH的浓度为0
摘要：反渗透技术是实现海水淡化最有效的手段之一，但是目前广泛利用的聚酰胺反渗透复合膜仍然有着能耗大、选择性差、易污染等不足，以致于通过反渗透技术获得淡水的成本仍然较高。本探讨利用介孔二氧化硅材料本身所固有的亲水性好、不易受微生物侵蚀、良好的热、化学和机械稳定性等优点，将其用于制备介孔SiO_2-聚酰胺超薄纳米反渗透复合膜，旨在改善传统的聚酰胺反渗透复合膜的综合性能。采取改性的St（？）ber策略，以十六烷基三溴化铵（CTAB）为模板剂，乙醇为共溶剂，正硅酸乙酯（TEOS）为硅源以及氢氧化钠作催化剂在不同条件下制备出不同粒径的单分散球形介孔二氧化硅纳米材料，采取FT-IR、XRD、N_2吸附/脱附，SEM和TEM的手段对样品进行表征。实验结果表明：合成的介孔SiO_2纳米材料的形貌为球形，粒径大小均匀，并且具有有序的六方相介孔结构和较高的比表面积；在温度为353K时，CTAB的浓度为0.0056mol/L、TEOS的浓度为0.053mol/L、NaOH的浓度为0.014mol/L、乙醇与水的体积比为1:9时制备出的球形介孔SiO_2纳米材料的单分散性及其孔道结构的有序性最好。以3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）和TEOS为混合硅源，采取共缩聚法制备出单分散球形氨基功能化介孔二氧化硅纳米材料。实验结果表明：这种策略能够成功地将氨基引入到介孔SiO_2颗粒中，当APTES的掺杂量为10%时，既能保持适量氨基官能团的接入，又能保持产物结构的有序性。将制备的介孔SiO_2及氨基功能化介孔SiO_2球形颗粒通过界面聚合反应制备出单分散球形介孔SiO_2-聚酰胺反渗透复合膜。SEM照片表明膜的表面呈“峰谷”结构，掺杂的球形颗粒分散在膜表面，EDS验证了改性后的膜中含有介孔SiO_2颗粒和氨基功能化SiO_2颗粒；改性后膜的截盐率保持在94%以上，水通量提升了近两倍。关键词：介孔SiO_2论文球形论文氨基功能化论文界面聚合论文反渗透论文复合膜论文
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Abstract6-10
1 绪论10-24

1.1 介孔材料的探讨进展10-19

1.1 介孔材料的探讨背景10

1.2 介孔材料的合成机理10-13

1.3 介孔材料的形貌制约13-14

1.4 介孔材料的合成策略14-15

1.5 介孔材料的表征策略15-16

1.6 介孔材料的改性16-18

1.7 介孔材料的运用18-19

1.2 反渗透技术的探讨进展19-21

1.2.1 反渗透技术19-20

1.2.2 反渗透技术的进展历程20

1.2.3 反渗透技术的探讨近况20-21

1.3 无机-有机杂化复合膜的探讨进展21-22

1.4 本论文选题依据和探讨内容22-24

2 单分散球形介孔二氧化硅纳米材料的制备24-42
引言24

2.1 实验试剂与仪器24-25

2.

1.1 实验试剂24

2.

1.2 实验仪器24-25

2.2 单分散球形介孔二氧化硅纳米材料的合成原理25

2.3 单分散球形介孔二氧化硅纳米材料的合成25-26

2.4 单分散球形介孔二氧化硅纳米材料的表征26

2.4.1 红外吸收光谱（FT-IR）测试26

2.4.2 扫描电子显微镜（SEM）测试26

2.4.3 X-射线衍射（XRD）测试26

2.4.4 氮气吸附-脱附（BET）测试26

2.4.5 透射电子显微镜（TEM）测试26

2.5 实验结果与讨论26-40

2.5.1 FT-IR 测试结果及浅析26-27

2.5.2 乙醇与水的比例对 SiO_2粒径大小和单分散性的影响27-29

2.5.3 NaOH 浓度对 SiO_2粒径大小和单分散性的影响29-31

2.5.4 TEOS 浓度对 SiO_2粒径大小和单分散性的影响31-33

2.5.5 CTAB 浓度对 SiO_2粒径大小和单分散性的影响33-35

2.5.6 温度对 SiO_2粒径大小和单分散性的影响35-37

2.5.7 XRD 测试结果及浅析37-38

2.5.8 BET 测试结果及浅析38-40

2.5.9 TEM 测试结果及浅析40

2.6 本章小节40-42

3 单分散球论文导读：_2在聚酰胺反渗透复合膜中的运用52-64引言524.1实验试剂与仪器52-544.1.1实验试剂52-534.1.2实验仪器53-544.2复合膜的制备54-554.2.1多孔支撑层的制备544.2.2超薄脱盐层的制备54-554.3复合膜的结构表征和性能评价55-564.3.1复合膜的结构表征554.3.2复合膜的表面性质554.3.3复合膜的性能评价55-564.4结果和讨论56
形氨基功能化介孔二氧化硅纳米材料的制备42-52
引言42

3.1 实验试剂与仪器42-43

3.

1.1 实验试剂42

3.

1.2 实验仪器42-43

3.2 单分散球形氨基功能化介孔二氧化硅纳米材料的合成43-44

3.3 单分散球形氨基功能化介孔二氧化硅纳米材料的表征44

3.4 实验结果与讨论44-50

3.4.1 FT-IR 测试结果及浅析44-45

3.4.2 元素浅析结果及浅析45

3.4.3 APTES 掺杂量对 SiO_2粒径大小和单分散性的影响45-48

3.4.4 XRD 测试结果及浅析48-49

3.4.5 BET 测试结果及浅析49-50

3.4.6 TEM 测试结果及浅析50

3.5 本章小结50-52

4 介孔 SiO_2及其氨基化介孔 SiO_2在聚酰胺反渗透复合膜中的运用52-64
引言52

4.1 实验试剂与仪器52-54

4.

1.1 实验试剂52-53

4.

1.2 实验仪器53-54

4.2 复合膜的制备54-55
4.

2.1 多孔支撑层的制备54

4.

2.2 超薄脱盐层的制备54-55

4.3 复合膜的结构表征和性能评价55-56
4.

3.1 复合膜的结构表征55

4.

3.2 复合膜的表面性质55

4.

3.3 复合膜的性能评价55-56

4.4 结果和讨论56-63

4.1 SEM 及 EDS 表征的结果及浅析56-60

4.2 接触角测试结果及浅析60-61

4.3 复合膜的分离性能测试结果及浅析61-62

4.4 复合膜的稳定性测试结果及浅析62-63

4.5 本章小结63-64

5 结论与展望64-66
参考文献66-71
致谢71-72
个人简历72
发表的学术论文72