No．10

段小勇等：表面修饰的有机-无机杂化微孔SiO2膜的制备及氢气分离性能

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（D）］，当n（PTES）/n（BTESE）=0.6时，接触角达（125.0±0.4）°．

图5是膜材料在40℃、相对湿度为70%～80%的环境下陈化处理前后的热重分析结果．从图5

SiO2膜材料在低温时有一定的失重，失重开始温度为50℃左右，可以看出，未陈化的（0PTES）Hybrid-150℃左右这一阶段的失重基本完成，大约失重0.1%，这是由于物理吸附水的脱附所致．（0PTES）Hybrid-SiO2膜材料陈化10，20，30d后，在50～150℃左右的失重量分别为0.15%，0.2%和0.3%．

SiO2膜材料陈化处理前后，在这一温度随着陈化时间的延长，失重量逐渐增加．而（0.6PTES）Hybrid-段基本未失重，说明修饰后的膜材料在室温环境和潮湿环境下基本上没有吸附水．膜材料吸附水的能

力与孔结构和疏水性能有关．在修饰前后孔结构相差不大的前提下，修饰后的膜材料没有吸附水，说明该材料相对于修饰前的膜材料显示出优异的疏水性能

．

Fig．5

TG（A）andDTG（B）curvesofhybridsilicamembranes（0PTES）Hybrid-SiO2and（0.6PTES）Hybrid-SiO2

SiO2膜材料在550℃出现1个很小的对比2种膜材料的热重分析结果可以看出，（0PTES）Hybrid-失重峰．这是因为该膜材料是由BTESE制备的，其中存在—（CH2）2—基团，在550℃时，膜材料中部SiO2膜材料在500～600℃出现明显较大的失重峰．分—（CH2）2—分解造成失重．而（0.6PTES）Hybrid-这是因为修饰后的膜材料在500～600℃时，—（CH2）2—和苯基同时分解，而且苯基的修饰量比较大，所以造成较大的失重．

为了研究修饰后样品疏水性提高的原因，采用FTIR光谱研究了膜材料的化学成键方式（见图6）．

－1

图6中3400cm处的峰为物理吸附水的吸收峰．1645cm－1处的吸收峰对应于表面羟基Si—OH［9］．1449和1379cm－1处的峰为—CH2—的特征振动峰，840cm－1处为—SiC—的振动峰［17］．2900～3000cm－1处出现了苯环氢的伸缩振动峰，1300～1350cm－1处出现了骨架振动峰，均为苯环的特征峰．另

－1

外，在700～730cm处出现δcyclic的特征吸收峰，

－1

在730～760cm处出现νCH的特征峰．而（0PTES）Hybrid-SiO2膜材料在上述波数处均未出现吸收峰，

Fig．6FTIRspectraofthehybridsilicamembranes

说明苯基已经成功地修饰到膜材料的孔道表面．从图6可以看出，随着苯基加入量的增加，膜材料的Si—OH吸收峰逐渐减弱，表明膜材料中的Si—OH浓度逐渐降低，说明苯基的修饰降低了膜材料中的增强．这与水滴在SiO2膜的接触角变化规律一致．2．3

有机-无机杂化SiO2膜的氢气渗透和分离性能

a．（0PTES）Hybrid-SiO2；b．（0.2PTES）Hybrid-SiO2agingfor30d；c．（0.4PTES）Hybrid-SiO2；d．（0.6PTES）Hybrid-SiO2agingfor30d．

Si—OH浓度．随着苯基加入量的增加，物理吸附水的吸收峰逐渐减弱，这说明膜材料的疏水性能逐渐

SiO2膜在不同温度下H2，CO2，CO和SF6的渗透率．从表1可以看表1列出了（0.6PTES）Hybrid-出，H2的渗透率随着温度的升高而逐渐增大，说明气体在膜材料中输运行为遵循典型的活化扩散机