聚酰亚胺/TiO2 复合膜的制备、表征和气体渗透性测定

doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00148

摘要/Abstract

摘要： 以硅藻土-莫来石陶瓷膜管为支撑体, 以TiO₂ 为过渡层, 通过溶胶-凝胶法制备了负载型聚酰亚胺/TiO₂复合膜. 采用FTIR、NMR、TG/DTA、TEM、BET和气体渗透法对复合膜进行了表征和测试. 结果表明: TiO₂ 相通过与聚酰亚胺链上羧酸基支链发生键连形成有机无机组分交错分布的网状结构; 复合膜具有良好的热稳定性和有机无机兼容性; 相对于聚酰亚胺膜, 复合膜对H₂ 、CO₂ 、N₂ 和H₂O具有较高的分离性; TiO₂ 含量为15wt％的复合膜对H₂ /N₂ 、CO₂ /N₂ 和H₂O/N₂的分离因子分别为64.2、42.5和80.8.

关键词: 聚酰亚胺/TiO2, 复合材料, 溶胶-凝胶法, 气体分离

Abstract: A series of polyimide/TiO₂ composite membranes supported on TiO₂ /kieselguhr-mullite (K-M) were prepared via a sol-gel process. Their morphologies, chemical structures, thermal performances, pore distribution and gas permeability were characterized by transmission electron microscope (TEM), Fourier transform infrared (FTIR), solid-state ¹³C CP/MAS NMR, thermogravimetric analysis (TG/DTA), N₂ adsorption and gas permeability measurement. The results show the TiO₂ phase is well dispersed in the polyimide matrix. The TiO₂ phase is connected with the polyimide through the pendant carboxyl along the polyimide chain. The polyimide/TiO₂ composite membrane possesses finely thermal stability. The composite membranes show higher separation properties for H₂, CO₂, N₂ and H₂O when compared to pure polyimide. The separation factors of the polyimide/TiO₂ composite membranes with 5wt% TiO₂ contents for H₂/N₂, CO₂/N₂and H₂O/N₂are
64.2, 42.5 and 80.8, respectively.

Key words: polyimide/TiO2, composite materials, sol-gel, gas separation

中图分类号:

TB43

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聚酰亚胺/TiO₂ 复合膜的制备、表征和气体渗透性测定

Preparation, Characterization, and Gas Separation Properties of Polyimide/TiO₂Composite Membranes

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