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聚偏氟乙烯纳米多孔膜结构调控及离子传递特性
  • ISSN号:0438-1157
  • 期刊名称:《化工学报》
  • 时间:0
  • 分类:TM911[电气工程—电力电子与电力传动] TB34[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:化学工程联合国家重点实验室,清华大学,北京100084
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(21276134)
中文摘要:

在纳微米尺度调控膜孔结构对发展高性能膜分离材料具有重要意义。使用半结晶性高分子材料聚偏氟乙烯(PVDF),利用非溶剂诱导相分离(NIPS)、蒸汽诱导相分离(VIPS)、溶剂蒸发诱导相分离(EIPS)方法,成功制备了不同形貌的多孔膜。提出了根据聚合物的结晶生长机制调控膜孔结构概念,根据溶剂蒸发时间调控结晶生长。利用SEM和BET对膜孔形貌进行表征,XRD和DSC对结晶进行检测,氢离子(H+)和四价钒离子(VO2+)以及其他常用离子的扩散系数表征传质特性。在溶剂蒸发诱导结晶的过程中,随着溶剂蒸发时间的延长,膜断面的球晶比例逐渐增加,最后至球晶完全融合,膜孔结构发生了显著变化,且膜的结晶度和结晶形态随之发生变化,离子选择性能随膜孔尺寸减小而逐渐增大。

英文摘要:

A series of polyvinylidene fluoride(PVDF) porous membranes with different pore structures were prepared from PVDF and sodium allyl sulfonate(SAS) via various phase inversion methods, such as non-solvent induced phase separation(NIPS), vapor induced phase separation(VIPS), and solvent evaporation induced phase separation(EIPS). A concept for membrane structure regulation was proposed on the basis of growth mechanism of polymer crystalline which controlled crystal growth by solvent evaporation time. The membrane was characterized by scanning electron microscopy(SEM), Brunner-Emmet-Teller(BET), X-ray diffraction(XRD), differential scanning calorimetry(DSC), as well as permeability of protons(H~+), tetravalent vanadium ions(VO~(2+)), and other ions. With the increase of solvent evaporation time, spherulites in cross-sectioned membrane was increased gradually till all spherulites grew into each other, such that membrane porous structure changed significantly as well as membrane crystalline percentage and morphology were altered. The decreased membrane pore size improved selectivity for H~+ relative to VO~(2+) from 12 to 73, which demonstrated high separation properties of the naonporous membrane.

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期刊信息
  • 《化工学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国化工学会 化学工业出版社
  • 主编:李静海
  • 地址:北京市东城区青年湖南街13号
  • 邮编:100011
  • 邮箱:hgxb126@126.com
  • 电话:010-64519485
  • 国际标准刊号:ISSN:0438-1157
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1946/TQ
  • 邮发代号:2-370
  • 获奖情况:
  • 中国科协优秀期刊二等奖,化工部科技进步二等奖,北京全优期刊奖,中国期刊方阵“双效”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:35185