2258高等学校化学学报Vol．32

的外表面成为二次簇团的孔道内表面．随着PTES量的增加，一次簇团外表面的苯基增多，形成二次簇团后，孔道内表面的苯基数量增多．当PTES量的进一步增加，苯基占据了大部分一次簇团的外表面时，外表面的羟基数量大量减少，已经不能通过羟基缩水连接成为二次簇团，小部分苯基只能通过进入一次簇团中微小的孔隙，修饰在其内表面，使得修饰到孔道内表面的苯基数量减少．PTES的增加使SiO2孔道内表面的苯基数量要比（0.4PTES）Hybrid-SiO2的数量少，最终导得修饰到（0.6PTES）Hybrid-SiO2样品比（0.4PTES）Hybrid-SiO2样品有更大的孔容，所以其N2吸附量更高．致（0.6PTES）Hybrid-图2为有机-无机杂化SiO2膜的孔径分布图．从图2可以看出，修饰后膜材料的孔径并未发生太（0.6PTES）Hybrid-SiO2的孔径分布比其它样品的孔径稍大，大变化，孔径分布在0.4～0.6nm，可能是

由于苯基占据孔道空间较少而引起的

．

Fig．2

—■—

Poresizedistributionofthehybridsilicamembranes

－－●－－

Fig．3

N2adsorptionisothermsofthehybridsilicamembranesaftertreatment

—●—

（0PTES）Hybrid-SiO2；（0.2PTES）Hybrid-SiO2；（0.6PTES）Hybrid-SiO2

．

—■—

（0PTES）Hybrid-SiO2；

—▲—

（0.2PTES）Hybrid-SiO2agingfor

——

··▲··

（0.4PTES）Hybrid-SiO2；

－··－

30d；

（0.4PTES）Hybrid-SiO2；（0.6PTES）Hybrid-SiO2

agingfor30d．

SiO2和（0.6PTES）Hybrid-SiO2膜材料在40℃、相对湿度为70%～80%的图3为（0PTES）Hybrid-SiO2水热条件下陈化处理前后的N2吸附等温线．从图3可以看出，陈化处理30d后，（0PTES）Hybrid-膜材料的N2吸附量明显下降，说明膜材料的孔容急剧下降而严重致密化，其N2吸附等温线在低压时吸附量很低，说明膜材料中的微孔孔隙已经消失，随着相对压力的增大，N2吸附量也呈线性增大，这SiO2膜材料的微孔结构已经被破坏．是无孔或大孔材料的吸附特征，说明陈化处理后（0PTES）Hybrid-这是因为在湿热的水蒸气存在下，水分子吸附在膜的孔道表面，膜材料继续发生缩合反应，使得膜材

［3～5］

，导致N2吸附量降低．（0.6PTES）Hybrid-SiO2膜材料陈化处理30d后N2吸附量料孔道塌陷破坏

也有所下降，但与未修饰的材料相比，其下降量并不大，等温线仍类似于第Ⅰ类等温线，说明膜材料

中仍然存在大量的微孔．以上结果表明，苯基的修饰提高了膜材料在水热环境下孔结构的稳定性．2．2有机-无机杂化SiO2膜的疏水性能SiO2膜图4是水滴滴在有机-无机杂化SiO2膜表面的照片．由图4可见，水滴在（0PTES）Hybrid-SiO2膜材料是亲水的．尽管在表面［图4（A）］的接触角（CA）为（45.0±0.5）°，表明（0PTES）Hybrid-该膜材料中存在疏水基团—（CH2）2—，但它存在于材料的骨架而不是表面，因此并不能减少水分子在

膜表面的物理吸附，因而膜材料表面为亲水性．经苯基修饰后，膜材料由亲水变成疏水，并且随着苯基修饰量的增加，膜材料的亲水性能也逐渐增强，表现在膜材料对水的接触角逐渐增大［图4（B）～

Fig．4Waterdropprofileofthehybridsilicamembranes

（A）（0PTES）Hybrid-SiO2，CA=（45.0±0.5）°；（B）（0.2PTES）Hybrid-SiO2，CA=（92.0±0.8）°；（C）（0.4PTES）Hybrid-SiO2，CA=（114.0±0.2）°；（D）（0.6PTES）Hybrid-SiO2，CA=（125.0±0.4）°．