專利名稱：炭骨架輔助的粒子燒結(jié)工藝制備多孔無機(jī)膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于膜科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多孔無機(jī)膜的制備工藝，尤其涉及一種炭骨架輔助的粒子燒結(jié)工藝制備多孔無機(jī)膜的方法，適用于溶膠-凝膠法、懸浮粒子燒結(jié)法制備多孔陶瓷膜或多孔金屬膜。
背景技術(shù)：
隨著膜科學(xué)與技術(shù)的迅猛發(fā)展，膜分離作為一種新型高效的分離技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于能源、石油化工、生物化工、衛(wèi)生醫(yī)藥、環(huán)境、冶金和食品等眾多領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，膜分離技術(shù)具有高效、節(jié)能、易操作、環(huán)境友好和高度集成等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)膜材料的不同，可將其劃分為有機(jī)膜和無機(jī)膜兩大類。與有機(jī)膜相比，無機(jī)膜具有眾多優(yōu)點(diǎn)，如化學(xué)性能穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高、抗微生物能力強(qiáng)和耐高溫等。根據(jù)膜結(jié)構(gòu)的不同，無機(jī)膜可分為致密膜(鈀或鈀合金膜、固體電解質(zhì)膜等)和多孔膜(多孔金屬膜、多孔陶瓷膜、分子篩膜等)。早在20世紀(jì)40年代，多孔陶瓷膜就已經(jīng)應(yīng)用于UF6同位素的分離。 到20世紀(jì)末，發(fā)展形成了面向工業(yè)化應(yīng)用的無機(jī)膜產(chǎn)業(yè)。隨著生產(chǎn)技術(shù)和相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，出現(xiàn)了面向液-固分離、氣-固分離、固-固分離應(yīng)用的多孔金屬膜。然而，我國對(duì)多孔金屬膜的研究起步較晚，膜的過濾精度還停留在微濾階段。多孔無機(jī)膜中以多孔陶瓷膜和多孔金屬膜在實(shí)際生產(chǎn)中最為常用。其中，多孔陶瓷膜有多孔Al2O3膜、TiO2膜、SiO2膜、ZrO2膜等；多孔金屬膜有多孔Ni膜、Ti膜、Ag膜、Pd 膜等。多孔無機(jī)膜的制備方法很多，如懸浮粒子燒結(jié)法、溶膠-凝膠法、陽極氧化法、分相法和水熱合成法等。陽極氧化法僅限于制備氧化鋁膜，同時(shí)由于缺少支撐體，膜的強(qiáng)度較差， 所以該方法只用來制備平板式實(shí)驗(yàn)室用膜和小面積的商業(yè)膜。分相法利用硼硅酸玻璃的分相原理制備二氧化硅多孔玻璃膜。水熱合成法主要用于沸石分子篩膜的制備。懸浮粒子燒結(jié)法和溶膠-凝膠法是目前較為普遍適用的制備多孔無機(jī)膜的方法。懸浮粒子燒結(jié)法通過將陶瓷或金屬粒子與分散劑均勻混合形成懸濁液，經(jīng)涂覆、 燒結(jié)來制備多孔陶瓷膜或多孔金屬膜。該法可直接通過調(diào)節(jié)粒子大小、燒結(jié)工藝等參數(shù)來控制膜的孔徑和孔隙率。溶膠-凝膠法是一種較為理想的制備晶態(tài)及非晶態(tài)材料的濕化學(xué)方法，可直接或間接制備納米氧化物粉末、氧化物涂層、復(fù)合氧化物陶瓷膜等。該法以金屬醇鹽，如 Al (OC3H7) 3、Al (OC4H9) 3、Ti (i-OC3H7) 4、Zr (i-OC3H7) 4、Si (OC2H5) 4 等，或金屬無機(jī)鹽如 AlCl3為起始原料，通過醇解或水解反應(yīng)形成穩(wěn)定的膠體態(tài)粒子；與適量的成膜劑和成膜助劑配制成成膜液，再均勻涂覆在多孔基體表面，干燥后形成凝膠層；最后，經(jīng)熱處理制得具有微小孔徑的多孔陶瓷膜。然而，懸浮粒子燒結(jié)法和溶膠-凝膠法也存在著一些亟待解決的問題。首先，兩者對(duì)基體的表面結(jié)構(gòu)要求較為苛刻，要求基體表面孔徑小和平整度高。其次，無論是制備多孔陶瓷膜還是多孔金屬膜，涂覆層的熱處理工藝尤其重要，卻又極為復(fù)雜；對(duì)于不同種類的無機(jī)膜，其熱處理工藝也大相徑庭，難以普遍適用。由于上述問題的存在，多孔無機(jī)膜在熱處理后易出現(xiàn)裂縫甚至剝落的現(xiàn)象。因此，如何降低現(xiàn)有技術(shù)中多孔無機(jī)膜制備方法對(duì)基體的苛刻要求和開發(fā)簡便有效的熱處理工藝，是多孔無機(jī)膜制備與應(yīng)用中的關(guān)鍵性問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種炭骨架輔助的粒子燒結(jié)工藝制備多孔無機(jī)膜的方法，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于基體的苛刻要求和熱處理工藝復(fù)雜的缺陷，解決多孔無機(jī)膜制備中膜層易出現(xiàn)裂縫甚至剝落的技術(shù)問題，在大孔徑基體表面直接制得性能優(yōu)良的無機(jī)膜。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種炭骨架輔助的粒子燒結(jié)工藝制備多孔無機(jī)膜的方法，其特征在于膜的制備采用如下工藝首先制備包含無機(jī)成膜粒子、有機(jī)成膜劑和成膜助劑的涂膜液；其次將涂膜液均勻涂覆在多孔基體表面，并干燥形成涂覆層；再次，對(duì)涂覆層進(jìn)行無氧熱處理，以其中的有機(jī)成膜劑和成膜助劑碳化后形成的炭為骨架實(shí)現(xiàn)無機(jī)成膜粒子的原位燒結(jié)；最后，無機(jī)成膜粒子燒結(jié)后經(jīng)有氧熱處理脫炭而制得多孔無機(jī)膜。所述的多孔無機(jī)膜為多孔陶瓷膜或多孔金屬膜，其平均孔徑0. 01 - 0. 1 μ m。所述的多孔無機(jī)膜的制備方法包括如下具體步驟 (1)涂膜液的制備
所述的涂膜液中，按質(zhì)量百分比計(jì)，含1 5%無機(jī)成膜粒子、1 10%成膜劑、1 5% 成膜助劑。其中，無機(jī)成膜粒子為陶瓷或金屬膜的成膜粒子，粒徑優(yōu)選為0.01 1 μπι;成膜劑優(yōu)選自聚乙烯醇、甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚乙烯縮丁醛、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或幾種；成膜助劑優(yōu)選自聚乙二醇、聚乙烯亞胺或聚甲基丙烯酸中的一種或幾種。涂膜液的制備可以采用物理或化學(xué)方法，如按照以下方法之一制備 (A)物理方法
將至少一種陶瓷或金屬粒子均勻分散到包含成膜劑和成膜助劑的分散劑中，得到相應(yīng)的涂膜液。(B)化學(xué)方法
將至少一種金屬化合物(氧化物、氫氧化物、醇鹽或無機(jī)鹽)經(jīng)醇解或水解縮聚生成穩(wěn)定的膠體態(tài)粒子，與包含成膜劑和成膜助劑的分散劑充分混合后得到相應(yīng)的陶瓷膜涂膜液；或者將至少一種金屬化合物溶于包含成膜劑和成膜助劑的分散劑中，再加入適量還原劑，通過液相還原反應(yīng)制得相應(yīng)的金屬膜涂膜液。本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例是多孔Al2O3陶瓷膜的制備，其中Al2O3涂膜液的制備方法如下
Α)將一定量的商品PURAL SB粉依次進(jìn)行水解、酸解、陳化等反應(yīng)制備Y-AWOH溶膠。B)配制含聚乙烯醇(成膜劑)5 8 wt. %和聚乙二醇(成膜助劑)1 5 wt. %的水溶液(分散劑)。C)將γ -Α100Η溶膠與分散劑按一定比例混合均勻后得到Al2O3涂膜液。本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例多孔銀膜的制備方法中，銀涂膜可以采用方法如下配制
Α)先配制含聚乙烯醇(成膜劑)5 8 wt. %和聚乙二醇(成膜助劑)1 5 wt. %的水溶液(分散劑)。
B)根據(jù)液相還原反應(yīng)機(jī)理，按一定比例將AgNO3固體溶解于分散劑中，再緩慢加入適量的還原劑(如N2H4, HCHO等)，充分反應(yīng)后得到含有納米級(jí)粒度銀顆粒的涂膜液。(2)涂膜
將制得的涂膜液均勻涂覆在多孔基體表面，經(jīng)干燥后在多孔基體表面形成涂覆層。涂膜液在多孔基體表面成膜的過程，可采用浸涂法、噴涂法、刷涂法或流延法。所述的多孔基體為多孔陶瓷或多孔金屬，其平均孔徑0.1-2 μπι。對(duì)涂覆層進(jìn)行干燥，其條件通?？蛇x擇為溫度15 100°C，濕度20 70%，時(shí)間 12 48 ho多孔基體表面的涂覆層經(jīng)過經(jīng)熱處理(燒結(jié))即可制得無機(jī)多孔膜。本發(fā)明方法將熱處理過程分為無氧和有氧熱處理兩個(gè)階段進(jìn)行，首先在高溫條件下進(jìn)行無氧熱處理，成膜粒子在有機(jī)物分解碳化后形成的炭骨架輔助下，實(shí)現(xiàn)原位燒結(jié)，然后在中低溫進(jìn)行有氧熱處理，脫除炭骨架和殘留的有機(jī)物，具體包括以下步驟
(3)無氧熱處理
將干燥后的多孔基體置于加熱爐內(nèi)，無氧氣氛下進(jìn)行無氧熱處理，具體工藝如下以 0. 5 1 V /min的速率升至500 800 °C，保溫2 5 h，氣氛為真空、氮?dú)饣蚨栊詺怏w。(4)有氧熱處理
將加熱爐內(nèi)氣氛由無氧氣氛切換為氧氣或空氣，進(jìn)行有氧熱處理，具體工藝為在 300 400 °C下保溫1 2 h。熱處理后自然降溫。對(duì)于金屬膜或以多孔金屬為基體的無機(jī)膜在有氧熱處理后通入氫氣還原，在 300 400 °C下保溫5 - 10 h后再自然降溫。懸浮粒子燒結(jié)法和溶膠-凝膠法是目前較為普遍的制備薄膜材料的方法。但是， 由于兩者對(duì)基體表面孔徑、孔分布和粗糙度等因素有嚴(yán)格的要求，難以直接在大孔徑的基體表面制備性能優(yōu)良的薄膜?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常采用不同粒徑的成膜粒子，由大到小依次在基體表面進(jìn)行多次涂覆、燒結(jié)，以適應(yīng)大孔徑基體的表面狀況。這無疑會(huì)增加膜的制備周期與成本。其次，涂覆層的熱處理較為復(fù)雜和困難，對(duì)升溫速率、燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間等因素難以把握，特別是對(duì)于初次制備薄膜的研究者或生產(chǎn)人員更是難以解決膜層在熱處理過程中開裂和剝落的問題。涂膜液中含有成膜粒子、高分子有機(jī)物和大量的水，在干燥時(shí)絕大部分水都會(huì)蒸發(fā)掉。造成熱處理時(shí)出現(xiàn)膜層裂縫或剝落的原因可能在于(1)基體表面孔徑大、粗糙度高，涂覆層厚度不均而導(dǎo)致熱處理時(shí)膜層應(yīng)力不均；(2)高分子有機(jī)無物作為一種包裹劑，將成膜粒子均勻分散，但當(dāng)包裹層被燒掉之后，成膜粒子間發(fā)生團(tuán)聚性燒結(jié)而出現(xiàn)裂縫；(3)當(dāng)膜層應(yīng)力過大或團(tuán)聚性燒結(jié)過于嚴(yán)重時(shí)，則發(fā)生膜層剝落。本發(fā)明提出的制備多孔無機(jī)膜的工藝，尤其適用于溶膠-凝膠法、懸浮粒子燒結(jié)法制備多孔陶瓷膜或多孔金屬膜。本發(fā)明預(yù)先對(duì)涂覆層進(jìn)行無氧熱處理，隨著涂覆層中高分子有機(jī)物的分解(一般初始分解溫度為150 200 °C)，成膜粒子逐步相互交聯(lián)，并在高分子有機(jī)物碳化后的炭骨架輔助下，實(shí)現(xiàn)原位燒結(jié)，從而避免因成膜粒子的團(tuán)聚性燒結(jié)和膜層應(yīng)力所導(dǎo)致的膜層開裂或剝落。成膜粒子完全燒結(jié)后，在中低溫(300 400 °C)下對(duì)其進(jìn)行有氧熱處理，以脫除無氧熱處理中形成的炭骨架和殘留的微量小分子有機(jī)物，從而制得性能良好的多孔無機(jī)膜。由于脫炭時(shí)處理溫度較粒子燒結(jié)溫度低，粒子間不再發(fā)生燒結(jié)。熱處理過程中，雖然炭骨架的存在會(huì)阻礙部分成膜粒子間的相互燒結(jié)，但是整體的膜
5層特性依然穩(wěn)固存在，對(duì)膜的理化特性不構(gòu)成危害。同時(shí)，也正是由于炭骨架的存在，才降低了多孔無機(jī)膜制備中對(duì)基體的要求，減少了涂覆、燒結(jié)次數(shù)，放寬了對(duì)熱處理時(shí)的升溫速率、燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間的要求，所制備的多孔無機(jī)膜具有更薄的厚度、更高的孔隙率和更小的流體滲透阻力。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明方法將包含無機(jī)成膜粒子、有機(jī)成膜劑和成膜助劑的涂膜液在多孔基體，特別是大孔徑基體表面一次形成涂覆層，經(jīng)無氧和有氧熱處理， 成膜粒子在炭骨架輔助下燒結(jié)形成多孔無機(jī)膜，適用于溶膠-凝膠法、懸浮粒子燒結(jié)法制備多孔陶瓷膜或多孔金屬膜。與現(xiàn)有工藝相比，本發(fā)明可滿足在大孔徑基體表面直接成膜的要求；在粒子燒結(jié)過程中可有效地削弱膜層應(yīng)力和團(tuán)聚性燒結(jié)，避免膜層出現(xiàn)裂縫甚至剝落，極大地提高了制膜成功率；所制備的多孔無機(jī)膜具有厚度薄、孔徑小且分布窄、孔隙率高和流體滲透阻力小等特點(diǎn)。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以具體實(shí)施方式
為限，而是由權(quán)利要求加以限定。


圖1本發(fā)明的炭骨架輔助的粒子燒結(jié)工藝制備多孔無機(jī)膜方法的工藝原理示意圖。圖中1、多孔基體，2、無機(jī)成膜粒子，3、炭骨架；(1)、( 2 )、( 3 )分別表示涂膜、無氧熱處理和有氧熱處理。圖2 a和圖2b分別為采用本發(fā)明方法和常規(guī)燒結(jié)方法制備的多孔銀膜的表面形貌圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
采用本發(fā)明的方法制備多孔Al2O3膜，其具體步驟如下 (I)Al2O3涂膜液的配制
將16 g商品PURAL SB粉加入到500 ml去離子水中，充分混合形成懸浮液，攪拌加熱至85 °C回流2 h后，再加入15 ml濃度為1.6 mol/L的硝酸溶液解膠，保持在85 °C下繼續(xù)攪拌5 h后自然降溫，經(jīng)陳化制得穩(wěn)定半透明的Y-AWOH溶膠。最后將制得的溶膠與分散劑(8 wt. %聚乙烯醇(聚合度1750)和5 wt. %聚乙二醇-400的水溶液)按6 :1的質(zhì)量比均勻混合后得到含Y -A100H粒子(粒度30 nm) 2. 6%的涂膜液。(2)涂膜
所使用的基體為多孔陶瓷基體，其平均孔徑為0.8 μπι。采用浸涂法將Al2O3涂膜液涂覆在基體表面，在溫度為15 °C、濕度為60 %的環(huán)境下干燥M h。(3)無氧熱處理
將干燥后的基體置于加熱爐內(nèi)，以0.5 °C/min的速率升溫至700 °C，保溫2 h，熱處理氣氛為氮?dú)狻?4)有氧熱處理
將氮?dú)馇袚Q為空氣，在350 ！下，保溫1.5 h后自然降溫。
采用壓汞法測得所制備的多孔Al2O3膜的平均孔徑為0.06 μπι。實(shí)施例2
采用本發(fā)明方法制備多孔Al2O3膜，其具體步驟如下
(1)同實(shí)施例1步驟(1)，但是所用涂膜液中分散劑的組成為3 wt.%聚乙烯醇、2 wt. % 甲基纖維素、4 wt. %聚乙烯亞胺。(2)同實(shí)施例1步驟(2)。(3)無氧熱處理
將干燥后的基體置于加熱爐內(nèi)，以0.5 °C/min的速率升溫至600 °C，保溫3 h，熱處理氣氛為氬氣。(4)有氧熱處理
將氬氣切換為氧氣，在400 ！下，保溫1 h后自然降溫。采用壓汞法測得其平均孔徑為0. 04 μ m。實(shí)施例3
采用本發(fā)明的方法制備多孔銀膜，其具體步驟如下 (1)銀涂膜液的配制
將2 g AgNO3固體溶解于50 g分散劑(5 wt. %聚乙烯醇和3 wt. %聚乙二醇的水溶液) 中，攪拌的同時(shí)逐滴加入1 ml (85 wt.%)水合胼，完全反應(yīng)后得到含Ag粒子(粒徑150 nm) 2. 4%的涂膜液。(2)涂膜
所使用的基體為多孔不銹鋼基體，其平均孔徑為2. 0 μ m。采用浸漬法將涂膜液涂覆在基體表面，在溫度為30 °C濕度為20 %的環(huán)境下干燥12 h。(3)無氧熱處理
將干燥后的基體置于加熱爐內(nèi)，以1 °C/min的速率升溫至500 °C，保溫1.5 h，熱處理氣氛為氮?dú)狻?4)有氧熱處理
將氮?dú)馇袚Q為氧氣，在350 ！下，保溫1 h。之后將氧氣切換為氫氣，在350 °C下保溫 5 h后自然降溫。所制備的多孔銀膜的表面形貌如圖加示，其表面無裂紋等缺陷，采用壓汞法測得其平均孔徑為0.05 μπι。對(duì)比實(shí)施例4
采用常規(guī)燒結(jié)方法制備多孔銀膜，其具體步驟如下
(1)按照與實(shí)施例3步驟(1)、(2)相同的方法配制銀涂膜液和進(jìn)行多孔基體涂膜。(2)將干燥后的基體置于加熱爐內(nèi)，熱處理氣氛為空氣，以1 V /min的速率升溫至600 °C，保溫1. 5 h。將空氣切換為氫氣，在350°C下保溫5 h后自然降溫。所制備的多孔銀膜表面形貌如圖2b所示，其表面存在大量裂縫。實(shí)施例5
采用本發(fā)明方法制備多孔銀膜，其具體步驟與實(shí)施例3基本相同，但是步驟(2)涂膜所采用的涂覆方法為噴涂法。采用壓汞法測得其平均孔徑為0. 05 μ m。
實(shí)施例6
采用本發(fā)明方法制備多孔鎳膜，其具體步驟如下 (1)鎳涂膜液的配制
將5 g NiCl2 · 6H20固體溶解于50 g分散劑(6 wt.%聚乙烯醇和5 wt.%聚乙二醇的水溶液)中，記作A液。將1 ml (85 wt. %)水合胼溶解于去離子水中，加入適量的NaOH調(diào)節(jié)pH值9 - 10，記作B液。將B液水浴加熱至70 °C，將A液緩慢加入B液，繼續(xù)保溫反應(yīng) 0.5 h后自然降溫，得到含Ni粒子(粒徑100 nm) 2%的涂膜液。(2)涂膜
所用基體為多孔陶瓷基體，其平均孔徑為1. 5 μ m。采用浸涂法將鎳涂膜液涂覆在基體表面，在溫度為15 °C、濕度為60 %的環(huán)境下干燥M h。(3)無氧熱處理
將干燥后的基體置于加熱爐內(nèi)，以0.5 °C/min的速率升溫至700 °C，保溫2 h，熱處理氣氛為氮?dú)狻?4)有氧熱處理
將氮?dú)馇袚Q為空氣，在350 ！下，保溫1.5 h后，將氧氣切換為氫氣，在350 °C下保溫 5 h后自然降溫。所制備的多孔鎳膜的平均孔徑為0.08 μπι。
8
權(quán)利要求
1.一種炭骨架輔助的粒子燒結(jié)工藝制備多孔無機(jī)膜的方法，其特征在于，所述的方法采用如下工藝首先制備包含無機(jī)成膜粒子、有機(jī)成膜劑和成膜助劑的涂膜液；其次將涂膜液均勻涂覆在多孔基體表面，并干燥形成涂覆層；再次，對(duì)涂覆層進(jìn)行無氧熱處理，以其中的有機(jī)成膜劑和成膜助劑碳化后形成的炭為骨架實(shí)現(xiàn)無機(jī)成膜粒子的原位燒結(jié)；最后， 無機(jī)成膜粒子燒結(jié)后經(jīng)有氧熱處理脫炭而制得多孔無機(jī)膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備多孔無機(jī)膜的方法，其特征在于，所述的多孔無機(jī)膜為多孔陶瓷膜或多孔金屬膜，其平均孔徑0. 01 - 0. 1 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備多孔無機(jī)膜的方法，其特征在于，所述的涂膜液中， 按質(zhì)量百分比計(jì)，含1 5%無機(jī)成膜粒子、1 10%成膜劑和1 5%成膜助劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備多孔無機(jī)膜的方法，其特征在于，所述的無機(jī)成膜粒子的粒徑為0.01-1 μπι。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備多孔無機(jī)膜的方法，其特征在于，所述的成膜劑為聚乙烯醇、甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚乙烯縮丁醛、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或幾種；成膜助劑為聚乙二醇、聚乙烯亞胺或聚甲基丙烯酸中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備多孔無機(jī)膜的方法，其特征在于，所述的涂膜液的制備采用如下方法之一(1)物理方法將至少一種陶瓷或金屬粒子均勻分散到包含成膜劑和成膜助劑的分散劑中，得到涂膜液；(2)化學(xué)方法將至少一種金屬化合物經(jīng)醇解或水解縮聚生成穩(wěn)定的膠體態(tài)粒子，與包含成膜劑和成膜助劑的分散劑充分混合后得到陶瓷膜涂膜液；或者將至少一種金屬化合物溶于包含成膜劑和成膜助劑的分散劑中，再加入適量還原劑，通過液相還原反應(yīng)制得金屬膜涂膜液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備多孔無機(jī)膜的方法，其特征在于，所述的多孔基體為多孔陶瓷或多孔金屬，其平均孔徑0. 1-2 μ m;涂膜液在多孔基體表面的涂覆方法為浸涂法、噴涂法、刷涂法或流延法。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備多孔無機(jī)膜的方法，其特征在于，涂覆層的干燥條件為，溫度15-100°〇，濕度20 - 70%，時(shí)間12-48 h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備多孔無機(jī)膜的方法，其特征在于，所述的無氧熱處理工藝為在真空、氮?dú)饣蚨栊詺怏w氣氛中，以0. 5 - 1 0C /min的速率升溫至500 - 800°C，保溫 2-5 h0
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備多孔無機(jī)膜的方法，其特征在于，所述的有氧熱處理工藝為在氧氣或空氣氣氛中，在300 - 400 °C下保溫1-2 h;對(duì)于金屬膜或以多孔金屬為基體的無機(jī)膜，在氧氣或空氣氣氛中保溫后再通入氫氣，在300 - 400 °C下保溫5-10 h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種炭骨架輔助的粒子燒結(jié)工藝制備多孔無機(jī)膜的方法，其特征在于首先制備含有無機(jī)成膜粒子、有機(jī)成膜劑和成膜助劑的涂膜液；其次將涂膜液均勻涂覆在多孔基體表面，并干燥形成涂覆層；再次，對(duì)涂覆層進(jìn)行無氧熱處理，以其中的有機(jī)成膜劑和成膜助劑碳化后形成的炭為骨架實(shí)現(xiàn)無機(jī)成膜粒子的原位燒結(jié)；最后，無機(jī)成膜粒子燒結(jié)后經(jīng)有氧熱處理脫炭而制得多孔無機(jī)膜。本發(fā)明可滿足在大孔徑基體表面直接成膜的要求；在粒子燒結(jié)過程中可有效地削弱膜層應(yīng)力和團(tuán)聚性燒結(jié)，避免膜層出現(xiàn)裂縫甚至剝落，極大地提高了制膜成功率；所制備的多孔無機(jī)膜具有厚度薄、孔徑小且分布窄、孔隙率高和流體滲透阻力小等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D67/00GK102389715SQ20111031667
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者俞健, 宋軍, 魏磊, 黃彥 申請人:南京工業(yè)大學(xué)