项目名称: 磁场诱导CNTs有序排列的高分子-无机杂化膜的制备

项目编号: No.21306131

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 化学工业

项目作者: 潘福生

作者单位: 天津大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 高分子-无机杂化膜能够综合高分子膜和无机膜的优点,已经成为膜领域的研究热点之一。本项目选用聚乙烯醇为高分子主体材料,选用表面包覆四氧化三铁纳米颗粒的碳纳米管(m-CNTs)为无机材料。利用m-CNTs的高磁响应性,通过改变外磁场的方向、强度等控制杂化膜内m-CNTs的排列取向和空间分布,在跨膜方向构建排列有序的m-CNTs作为水分子传递的通道,制备无机材料有序排列的高分子-无机杂化膜。利用m-CNTs促进水分子传递特性,提高杂化膜的分离性能。以乙醇脱水的渗透蒸发过程为研究对象,研究m-CNTs改善杂化膜的结构(特别是自由体积特性)和促进水分子传递的机理,拓展杂化膜突破渗透性和选择性之间"trade-off"制约的理论,为高性能高分子-无机杂化渗透蒸发膜的设计和制备提供指导。

中文关键词: 渗透蒸发;杂化膜;有序;磁场诱导;自由体积

英文摘要: Polymer-inorganic hybrid membranes, which combine the advantages of polymeric membranes and inorganic membranes, have become one of the hot topics in membrane research. In this study, poly vinyl alcohol is selected as the polymer matrix. The carbon nanotubes which covered by ferroferric oxide nanoparticles (m-CNTs) are selected as the inorganic materials. The carbon nanotubes with high magnetic responsive ferroferric oxide nanoparticles (m-CNTs) are selected as the inorganic materials. Magnetic field-induced method is uitilized to fabricate the aligned polymer-inorganic hybrid membranes, since the m-CNTs with high magnetic responsive can be easily controlled in the magnetic filed. The orientation and spatial distribution of m-CNTs are dominated by intensity and direction of the magnetic field. Aligned m-CNTs in the transmembrane direction are constructed as water channels to promote the water transportation. Influence of aligned m-CNTs on the structure (especially the free volume properties) and separation performance are investigated to probe the effect of m-CNTs on the transportation of penetrant molecules in the hybrid membranes. The dehydration of ethanol by pervaporation is selected as the models to investigate the transportation mechanism of water in the m-CNTs.The approach and theory to transcend the "tra

英文关键词: Pervaporation;Hybrid membranes;Aligned;Magnetic field induced;free volume

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