利用手性阴离子酸表面活性剂,采用软模板法制备了具有不对称孔道结构的小介孔二氧化硅(SiO2)粒子.将小介孔SiO2粒子引入聚偏四氟乙烯(PVDF)和聚酰亚胺(PI)中构建了两种有机/无机杂化膜.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析等表征了小介孔SiO2粒子和有机/无机杂化膜的微结构,并通过超滤实验和气体渗透实验分别考察两种杂化膜的性能.研究结果表明,表面含有大量亲水基团的小介孔SiO2粒子具有规则有序排列的孔道结构,该孔道结构呈现螺旋扭曲和不对称性.构建的两种有机/无机杂化膜的极性显著提升,进而有效增强了PVDF杂化膜的膜通量和抗污染性能及PI杂化膜对CO2气体的分离性能,克服了高分子膜的博弈效应(Trade-off效应).另外,SiO2的小介孔孔道还可以在PI杂化膜中引入优先通过CO2分子的限域传质通道,加速了CO2气体在杂化膜中扩散.但过多小介孔SiO2粒子的加入导致其在高分子基质中团聚,削弱杂化膜的极性和亲水性,从而降低了两种杂化膜的分离性能.
小介孔二氧化硅粒子 不对称孔道结构 有机-无机杂化膜 气体渗透 超滤