纳米tiolt2gtti金属陶瓷复合膜的制备及其性能研究

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1、摘要摘要无机氧化钛膜以其优良的热、化学、机械稳定性能以及纳米二氧化钛的光催化特性，在膜分离、膜反应和膜催化领域的研究与应用日益受到人们的重视，并得到了较快的发展，但其通量与机械强度不足己成为限制其发展的主要因素；金属膜具有高的机械强度、优良的热传导性能且易密封成构件等性能，因而为了完善膜的性能，以多孔金属膜为基体的金属陶瓷复合膜的研究也越来越多。它不仅保证了膜的高通量、高的机械强度，同时还具有高的渗透选择性，适用于各种超滤领域。本文对纳米TiO：／Ti金属陶瓷复合膜的制备及其性能进行了研究。本文以多孔金属钛管为支撑体，采用溶胶一凝胶法制各

2、出性能稳定的TiOz溶胶，利用自主开发的溶胶喷雾快速胶凝法在孔径为5～12um、孔隙率为32％的金属钛管上制备出了既具有分离性能又具有光催化性能的纳米TiO。控制膜层。此法喷涂、雾化、干燥、成膜同时瞬时完成，比传统方法时间短，效率高，克服了传统浸涂法以及刷涂法等方法在涂膜过程中，溶胶粒子容易进入孔径较大的金属膜管内部深层而无法成膜，并导致膜管深层堵塞；因而溶胶喷雾快速胶凝法在孔径较大的多孔金属或其他无机膜表面镀膜具有良好的应用前景。以钛酸丁酯为前驱物，一定温度下水解、2．2：1的Ti”／H+、0．006：1的Ti。+／H。0、10：l的C

3、。H。0H／Ti“的制各条件下，制备了透明的性能稳定的二氧化钛溶胶。讨论了溶胶制备过程中各控制因素对溶胶性能的影响。通过x一射线衍射及TEM分析可知，在较低的温度下就呈现出锐钛矿相的结构，随着热处理温度的升高，晶粒的尺寸开始变大，制备出的无载体TiO：膜的平均孔径在3nm左右。溶胶喷雾快速胶凝法的雾化气体采用惰性气体，气体压力为0．2-0．6MPa，喷雾距离为200—300mm，支撑体温度为150—300。C，合适的溶胶粘度应以小于20×10一Pa．s。制备出的纳米TiO。，Ti金属陶瓷复合膜控制膜层的孔径为3nm，厚度约为20～30um

4、，对苯的降解率为29．7％，对空气和水的通量相差4X103倍，可用于水气分离过程。关键词：无机膜；多孔金属膜；溶胶一凝胶法；金属陶瓷复合膜华南理工大学工学硕士学位论文AbstractInorganicTi02membranehasrecentlyreceivedagreatdealofattentionforuseinmembranefiitrationprocessandmembranereactors，membranecatalysisbecauseofitsthermal，chemical，mechanicalstability，a

5、ndnanometer—sizedTi02photo—catalyst．LowfluxandmechanicalintensitYrestrictthemembranedeveloping．Metalmembranehasmanyexcellentpropertiessuchashighmechanicalstrength，fineheattransferabilityandeasytobesealedintostructureetc．Themetal—ceramicmembranesupportedbythemetalmembranet

6、ubehasbeenwidelyresearchedinordertoimprovingthepropertiesofmembrane．Itensureshighflux，highmechanicalstrength，andhighfilterselectivity．Preparationandcharacterizationofporousnanometer—sizedTi02／Timetal—ceramicmembranehavebeenstudyedinthispaper．Thenanometer—sizedTi02contr011

7、ayersupportedbytheporousmetaltitaniummembranetube(theapertureisbetween5and12um，theporosityisabove32％)，whichhasthecharacteristicofseparateandphoto—catalyst，canbeobtainedbyrapidgelationprocessingofsolsinshortengeltime．Inthistechnique，spray，pulverization，drynessandformingmem

8、braneareoccurredinthesametime，overcomeingthedefectofthetechniqueofdip—coatingandscrubing，suchasf