十三氟辛基修饰的疏水有机-无机杂化二氧化硅膜孔结构、氢气分离及水热稳定性

采用1，2-双（三乙氧基硅基）乙烷（btese）和十三氟辛基三乙氧基硅烷（pfotes）为前驱体，在酸性条件下通过溶胶-凝胶法制备了十三氟辛基修饰的有机-无机杂化sio2膜材料。利用接触角测量、红外光谱、动态光散射和n2吸附等测试技术分别对膜材料的疏水性、溶胶粒径和孔结构进行表征，并深入研究有支撑膜材料的氢气渗透、分离性能以及长期水热稳定性。结果表明，十三氟辛基修饰后的膜材料由亲水性变成了疏水性，当npfotes/nbtese=0.6时膜材料对水的接触角达到（110.4±0.4）°，膜材料还保持微孔结构，孔径分布在0.5~0.8nm。氢气在修饰后的膜材料中的输运遵循微孔扩散机理，在300℃时，氢气的渗透率达到8.5×10-7mol·m-2·s-1·pa-1，h2/co2，h2/co和h2/sf6的理想分离系数分别为5.49，5.90和18.36，均高于相应的knudsen扩散分离因子。在250℃且水蒸气物质的量分数为5%水热环境下陈化250h，氢气渗透率和h2/co2的理想分离系数基本保持不变，膜材料具有良好的水热稳定性。