介孔復(fù)合炭膜的制備及其性能研究.pdf

1、炭膜是一種由含碳物質(zhì)經(jīng)高溫?zé)峤舛傻哪げ牧?，因其具有無機(jī)膜材料化學(xué)穩(wěn)定性好，耐腐蝕，熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，且具有一定的導(dǎo)電性能，在氣體分離、水處理以及膜反應(yīng)器等方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，炭膜可分為結(jié)構(gòu)簡單的均質(zhì)炭膜以及相對復(fù)雜的復(fù)合炭膜，均質(zhì)膜一般質(zhì)地脆而易碎，限制了其應(yīng)用。為解決這一難題，開展了復(fù)合炭膜的研究。復(fù)合炭膜是將支撐體上涂覆一層炭基分離層，以此改善炭膜機(jī)械性能，現(xiàn)階段利用比較廉價(jià)的煤粉制備的炭膜支撐體雖機(jī)械強(qiáng)度高卻因

2、孔徑相對較大且存在大量針眼等缺陷限制了其作為一種良好的氣體分離炭膜支撐體的大規(guī)模應(yīng)用。介孔炭膜的制備已經(jīng)成為當(dāng)今研究領(lǐng)域的熱門之一，介孔炭膜具有孔徑均一，孔隙發(fā)達(dá)等優(yōu)點(diǎn)，適用于作為一種良好的氣體分離基體，然而現(xiàn)階段制備出的介孔炭膜往往質(zhì)地脆，易碎，限制了其作為氣體分離復(fù)合膜基底的應(yīng)用。
　　有序介孔炭材料是一種具有較高比表面積和孔徑均一等優(yōu)點(diǎn)的新型功能材料，目前軟模板法成為制備有序介孔炭的一門熱門學(xué)科，其主要利用表面活性劑等作為軟

3、模板，通過碳源前驅(qū)體與表面活性劑利用自組裝的方法制備出介觀相聚合物，然后在一定溫度惰性環(huán)境下高溫?zé)峤獬ケ砻婊钚詣亩玫接行蚪榭滋俊２⒗眠@一方法制備出了具有不同孔道結(jié)構(gòu)的有序介孔炭。
　　結(jié)合現(xiàn)階段煤基板式炭膜孔徑大，缺陷多等問題，以及均質(zhì)介孔炭膜質(zhì)脆易碎等問題，本論文首先采用軟模板法分別利用苯酚/間苯二酚不同條件下制得的酚醛樹脂前驅(qū)體材料與三嵌段共聚物F127，通過溶劑揮發(fā)自組裝(EISA)或有機(jī)．有機(jī)自組裝方法制備具有不同

4、微觀孔道結(jié)構(gòu)的有序介孔炭材料，并考察了制備有序介孔炭過程中相關(guān)的影響因素。
　　隨后利用煤基板式炭膜作為支撐體，通過球磨原料以及利用不同濃度的介觀相聚合物溶液真空浸漬煤板，使其大孔孔道及針眼中填充介觀相聚合物，利用炭化得到預(yù)處理之后的炭膜基體，然后利用不同結(jié)構(gòu)的介觀相聚合物在炭膜基體表層制備一層介孔層，考察了涂膜液濃度及介孔層擔(dān)載量等對介孔復(fù)合炭膜氣體分離性能的影響，并制備出了具有一定分子篩分效果的高通量介孔復(fù)合炭膜。結(jié)果表明，介