CN110052181A - 一种二氧化锆负载疏水性二氧化硅复合膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，将正硅酸乙酯甲基三乙氧基硅烷、无水乙醇在冰水浴中混合，加入经水稀释的HNO3溶液混合搅拌回流得到甲基化改性SiO2溶胶，再与Zr(NO3)4·5H2O溶液混合，得到原始ZrO2‑SiO2溶胶，将干燥控制剂和无水乙醇加入原始ZrO2‑SiO2溶胶中稀释，以多孔陶瓷为支撑体，将稀释的ZrO2‑SiO2溶胶涂覆在支撑体表面，室温干燥后焙烧即得。本发明的ZrO2负载型疏水性SiO2复合膜制备方法，在提高SiO2膜水汽稳定性的基础上，同时增大了H2的渗透速率和H2/CO2分离因子。
Description
技术领域
本发明属于气体分离技术领域，具体涉及一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法。
背景技术
CO2作为一种排放量最大的温室气体，是温室效应气体削减与控制的重点。CO2的主要排放源是化石燃料的使用，尤其是煤的燃烧使用。而H2是一种极具开发前景的清洁能源。目前国际上提出了将污染严重的煤高效、集中地转化为洁净的氢气进行燃烧，即煤气化制氢，将分离出的高浓度CO2运输到指定地点进行储存，以减少温室效应气体CO2的排放。在煤气化制氢过程中，一般是将煤高压富氧气化变成煤气(H2+CO)，然而为了便于更多地分离出CO2，往往随后将其转化成(H2+CO2)，然后将H2从CO2中分离。因此，从混和气(H2+CO2)中分离出氢气是获得高纯氢气的一个重要且关键环节。
膜分离技术是提纯H2的有效方法。近年来，对于H2分离用无机膜的研究，主要集中在钯(Pd)及其合金膜、非钯合金膜、沸石膜、分子筛炭膜以及无定形SiO2膜上。其中，SiO2膜被认为是最能接近工业应用，研究最为广泛。然而，普通SiO2膜水汽稳定性较差，在潮湿环境中长期使用时分离效果会逐渐降低。为此，国内外不少研究者致力于提高SiO2膜疏水性的研究，如引入疏水基团的化学修饰法、引入无机氧化物或过渡金属元素法、采用反向扩散的CVD技术以及引入表面活性剂法。以上方法虽然可以在不同程度上提高膜的水汽稳定性，但往往不能同时兼顾H2渗透速率和H2/CO2分离效率两项指标，气体选择性好的膜往往渗透速率较低。
对于溶胶-凝胶法制备的普通SiO2膜来说，其传质机制一般为努森扩散、分子筛分或努森扩散+分子筛分，因此在保证膜的水汽稳定性的前提下，其气体渗透速率和H2/CO2分离效率很难同时提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，解决了现有技术中存在的保证膜的水汽稳定性的前提下，其气体渗透速率和H2/CO2分离效率很难同时提高的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取如下组分：
正硅酸乙酯13.35％-23.68％，甲基三乙氧基硅烷13.71％-16.21％，无水乙醇40.87％-44.87％，水13.84％-14.73％，HNO3 0.48％-0.62％，Zr(NO3)4·5H2O3.90％-13.75％，以上各组分的质量百分比之和为100％；
步骤2、将步骤1称取的正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、无水乙醇加入放置于冰水浴中的容器中，搅拌40-60min，使其混合均匀，制得混合溶液1；
步骤3、将步骤1称取的水和HNO3混合得到稀释后的HNO3溶液，向混合溶液1中边搅拌边加入稀释后的HNO3溶液得到混合溶液2，将混合溶液2边加热边搅拌至50-70℃，用冷凝管回流2-5h，自然冷却至室温，得到甲基化改性SiO2溶胶；
步骤4、将步骤1称取的Zr(NO3)4·5H2O边搅拌边加入步骤3得到的甲基化改性SiO2溶胶中，搅拌30-60min，得到原始ZrO2-SiO2溶胶；
步骤5、另外量取原始ZrO2-SiO2溶胶体积70-460％的无水乙醇和原始ZrO2-SiO2溶胶体积30％-40％的干燥控制剂，将称取的无水乙醇与干燥控制剂混合得到混合溶液3，用混合溶液3对步骤4得到的原始ZrO2-SiO2溶胶进行稀释，稀释2-6倍，继续搅拌40-60min，得到稀释后的ZrO2-SiO2溶胶；
步骤6、以多孔陶瓷为支撑体，用步骤5得到的稀释后的ZrO2-SiO2溶胶对支撑体进行浸涂，浸涂7-10s，室温干燥3-5h后再进行焙烧；
步骤7、将步骤6重复1-5次，得到ZrO2负载疏水性SiO2复合膜。
本发明的特点还在于：
步骤1中称取的HNO3浓度为0.8-1.0mol/L。
步骤1中称取的Zr(NO3)4·5H2O溶液浓度为0.5-0.7mol/L。
步骤5中干燥控制剂为N,N-二甲基甲酰胺。
步骤6中焙烧是在惰性气体环境中进行的。
步骤6中焙烧具体为，首先是以0.15℃/min升温至100℃保温2h，然后以0.25℃/min升温至210℃，再以0.5℃/min升温至300℃，接着以1℃/min升温至400℃，焙烧2h，再以1℃/min的速度冷却至室温。
步骤6中多孔陶瓷为多孔α-Al2O3陶瓷。
本发明的有益效果是，本发明是一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，采用甲基三乙氧基硅烷对亲水性SiO2膜进行甲基化改性，在疏水改性的SiO2膜中引入能促进H2传递的ZrO2，使其既能保留传统多孔膜的高渗透通量，膜孔中负载的ZrO2又可提高H2的分离选择性，达到在提高SiO2膜水汽稳定性的基础上，同时增大H2的渗透速率和H2/CO2分离效率的目的。
附图说明
图1是本发明方法制备的ZrO2负载疏水性SiO2复合膜和普通疏水性SiO2在水汽环境中陈化前后对不同直径气体分子的渗透速率对比图；
图2是本发明方法制备的ZrO2负载疏水性SiO2复合膜和普通疏水性SiO2在水汽环境中陈化前后的H2/CO2分离效率的对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取如下组分：
正硅酸乙酯13.35％-23.68％，甲基三乙氧基硅烷13.71％-16.21％，无水乙醇40.87％-44.87％，水13.84％-14.73％，HNO3 0.48％-0.62％，Zr(NO3)4·5H2O3.90％-13.75％，以上各组分的质量百分比之和为100％；
步骤2、将步骤1称取的正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、无水乙醇依次加入放置于冰水浴中的烧杯中，搅拌40-60min，使其混合均匀，制得混合溶液1；
步骤3、将步骤1称取的水和HNO3混合得到稀释后的HNO3溶液，向混合溶液1中边搅拌边加入稀释后的HNO3溶液得到混合溶液2，将混合溶液2边加热边搅拌至50-70℃，用冷凝管回流2-5h，自然冷却至室温，得到甲基化改性SiO2溶胶；
步骤4、将步骤1称取的Zr(NO3)4·5H2O边搅拌边加入步骤3得到的甲基化改性SiO2溶胶中，搅拌30-60min，得到原始ZrO2-SiO2溶胶；
步骤5、另外量取原始ZrO2-SiO2溶胶体积70-460％的无水乙醇和原始ZrO2-SiO2溶胶体积30％-40％的干燥控制剂N,N-二甲基甲酰胺，将称取的无水乙醇与干燥控制剂混合得到混合溶液3，用混合溶液3对步骤4得到的原始ZrO2-SiO2溶胶进行稀释，稀释2-6倍，继续搅拌40-60min，得到稀释后的ZrO2-SiO2溶胶；
步骤6、以多孔α-Al2O3陶瓷为支撑体，用步骤5得到的稀释后的ZrO2-SiO2溶胶对支撑体进行浸涂，浸涂7-10s，室温干燥3-5h后再进行焙烧，焙烧是在惰性气体环境中进行的，选用氮气或者氩气，焙烧过程具体为首先是以0.15℃/min升温至100℃保温2h，然后以0.25℃/min升温至210℃，再以0.5℃/min升温至300℃，接着以1℃/min升温至400℃，焙烧2h，再以1℃/min的速度冷却至室温；
步骤7、将步骤6重复1-5次，得到ZrO2负载疏水性SiO2复合膜。
本发明方法制备的ZrO2负载疏水性SiO2复合膜，在提高SiO2膜水汽稳定性的基础上，同时增大了H2的渗透速率和H2/CO2分离因子，在水汽环境中陈化后，H2渗透速率相对于陈化前仅有少量降低，H2/CO2分离因子反而增大，水热稳定性得到有效提高。
本发明一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法中加入的各组分的作用：正硅酸乙酯(TEOS)作为硅的来源；甲基三乙氧基硅烷(MTES)作为疏水改性剂，通过与正硅酸乙酯(TEOS)共水解缩合反应制备甲基修饰的二氧化硅膜；无水乙醇一方面作为溶剂，另一方面也作为缩聚反应的产物；硝酸作为催化剂，调节溶液的ph值；Zr(NO3)4·5H2O作为Zr的来源；N,N-二甲基甲酰胺作为干燥控制剂，防止薄膜开裂。
图1是本发明制备的ZrO2负载疏水性SiO2复合膜和普通SiO2膜在水汽环境中陈化前后对不同直径气体分子的渗透速率对比图。普通SiO2膜反应物正硅酸乙酯、无水乙醇、水、硝酸的摩尔比为1:4.0:5.0:0.085，本发明制备的ZrO2负载疏水性SiO2复合膜反应物正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、水、硝酸的摩尔比为1:0.8:8.0:7.2:0.085并且nZr/n(TEOS)＝0.15，浸涂4次。从图1可以看出，在水汽环境中陈化前，普通SiO2膜对H2、CO2、O2、N2的渗透速率分别为8.25×10-5、7.43×10-6、5.89×10-6、6.53×10-6mol·m-2·Pa-1·s-1，本发明制备的ZrO2负载疏水性SiO2复合膜对H2、CO2、O2、N2的渗透速率则分别为2.87×10-4、1.13×10-6、1.79×10-5、1.89×10-6mol·m-2·Pa-1·s-1。ZrO2的负载使H2的渗透速率提高了3.48倍。在75％RH的水汽环境中陈化一周后，普通SiO2膜对H2、CO2、O2、N2的渗透速率分别为8.62×10-5、9.22×10-6、6.55×10-6、7.26×10-6mol·m-2·Pa-1·s-1，本发明制备的增强型ZrO2负载疏水性SiO2复合膜对H2、CO2、O2、N2的渗透速率则分别为3.30×10-4、2.15×10-6、2.37×10-6、2.28×10-5mol·m-2·Pa-1·s-1。水汽陈化后普通SiO2膜对H2的渗透速率提高了16.2％，本发明制备的ZrO2负载型SiO2复合膜H2渗透速率提高了14.65％。
图2是本发明制备的ZrO2负载疏水性SiO2复合膜和普通SiO2膜在水汽环境中陈化前后的H2/CO2选择性对比图。在水汽环境中陈化前，普通SiO2膜对H2/CO2的理想分离因子为11.14，本发明制备的ZrO2负载型SiO2复合膜的则为25.27。金属锆的负载使H2/CO2分离因子提高了126.87％。在75％RH的水汽环境中陈化一周后，普通SiO2膜对H2/CO2的理想分离因子为10.44，本发明制备的ZrO2负载型SiO2复合膜的则为24.23。水汽陈化后普通SiO2膜对H2/CO2的分离因子降低了6.3％，本发明制备的ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的则增加了4.2％。
综合图1和图2可得，本发明制备的ZrO2负载疏水性SiO2复合膜与普通SiO2膜相比在水汽环境陈化前后H2渗透速率和H2/CO2的分离因子都得到了有效提高，即在保持水汽稳定性的前提下，同时提高了H2渗透速率和H2/CO2的分离因子。
实施例1
一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取如下组分：
正硅酸乙酯23.68％，甲基三乙氧基硅烷16.21％，无水乙醇40.87％，水14.73％，HNO3 0.62％，Zr(NO3)4·5H2O 3.90％，以上各组分的质量百分比之和为100％；
步骤2、将步骤1称取的正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、无水乙醇依次加入放置于冰水浴中的烧杯中，搅拌40min，使其混合均匀，制得混合溶液1；
步骤3、将步骤1称取的水和HNO3混合得到稀释后的HNO3溶液，向混合溶液1中边搅拌边加入稀释后的HNO3溶液得到混合溶液2，将混合溶液2边加热边搅拌至50℃，用冷凝管回流2h，自然冷却至室温，得到甲基化改性SiO2溶胶；
步骤4、将步骤1称取的Zr(NO3)4·5H2O边搅拌边加入步骤3得到的甲基化改性SiO2溶胶中，搅拌30min，得到原始ZrO2-SiO2溶胶；
步骤5、另外量取原始ZrO2-SiO2溶胶体积70％的无水乙醇和原始ZrO2-SiO2溶胶体积30％的干燥控制剂N,N-二甲基甲酰胺，将称取的无水乙醇与干燥控制剂混合得到混合溶液3，用混合溶液3对步骤4得到的原始ZrO2-SiO2溶胶进行稀释，稀释2倍，继续搅拌40min，得到稀释后的ZrO2-SiO2溶胶；
步骤6、以多孔α-Al2O3陶瓷为支撑体，用步骤5得到的稀释后的ZrO2-SiO2溶胶对支撑体进行浸涂，浸涂7s，室温干燥3h后再进行焙烧，焙烧是在惰性气体环境中进行的，选用氮气或者氩气，焙烧过程具体为首先是以0.15℃/min升温至100℃保温2h，然后以0.25℃/min升温至210℃，再以0.5℃/min升温至300℃，接着以1℃/min升温至400℃，焙烧2h，再以1℃/min的速度冷却至室温，得到ZrO2负载疏水性SiO2复合膜。
实施例2
一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取如下组分：
正硅酸乙酯20.95％，甲基三乙氧基硅烷15.24％，无水乙醇42.26％，水14.48％，HNO3 0.60％，Zr(NO3)4·5H2O 6.48％，以上各组分的质量百分比之和为100％；
步骤2、将步骤1称取的正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、无水乙醇依次加入放置于冰水浴中的烧杯中，搅拌45min，使其混合均匀，制得混合溶液1；
步骤3、将步骤1称取的水和HNO3混合得到稀释后的HNO3溶液，向混合溶液1中边搅拌边加入稀释后的HNO3溶液得到混合溶液2，将混合溶液2边加热边搅拌至55℃，用冷凝管回流3h，自然冷却至室温，得到甲基化改性SiO2溶胶；
步骤4、将步骤1称取的Zr(NO3)4·5H2O边搅拌边加入步骤3得到的甲基化改性SiO2溶胶中，搅拌40min，得到原始ZrO2-SiO2溶胶；
步骤5、另外量取原始ZrO2-SiO2溶胶体积168％的无水乙醇和原始ZrO2-SiO2溶胶体积32％的干燥控制剂N,N-二甲基甲酰胺，将称取的无水乙醇与干燥控制剂混合得到混合溶液3，用混合溶液3对步骤4得到的原始ZrO2-SiO2溶胶进行稀释，稀释3倍，继续搅拌45min，得到稀释后的ZrO2-SiO2溶胶；
步骤6、以多孔α-Al2O3陶瓷为支撑体，用步骤5得到的稀释后的ZrO2-SiO2溶胶对支撑体进行浸涂，浸涂8s，室温干燥3.5h后再进行焙烧，焙烧是在惰性气体环境中进行的，选用氮气或者氩气，焙烧过程具体为首先是以0.15℃/min升温至100℃保温2h，然后以0.25℃/min升温至210℃，再以0.5℃/min升温至300℃，接着以1℃/min升温至400℃，焙烧2h，再以1℃/min的速度冷却至室温；
步骤7、将步骤6重复2次，得到ZrO2负载疏水性SiO2复合膜。
实施例3
一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取如下组分：
正硅酸乙酯18.39％，甲基三乙氧基硅烷14.16％，无水乙醇41.22％，水14.30％，HNO3 0.56％，Zr(NO3)4·5H2O 11.37％，以上各组分的质量百分比之和为100％；
步骤2、将步骤1称取的正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、无水乙醇依次加入放置于冰水浴中的烧杯中，搅拌50min，使其混合均匀，制得混合溶液1；
步骤3、将步骤1称取的水和HNO3混合得到稀释后的HNO3溶液，向混合溶液1中边搅拌边加入稀释后的HNO3溶液得到混合溶液2，将混合溶液2边加热边搅拌至60℃，用冷凝管回流4h，自然冷却至室温，得到甲基化改性SiO2溶胶；
步骤4、将步骤1称取的Zr(NO3)4·5H2O边搅拌边加入步骤3得到的甲基化改性SiO2溶胶中，搅拌45min，得到原始ZrO2-SiO2溶胶；
步骤5、另外量取原始ZrO2-SiO2溶胶体积266％的无水乙醇和原始ZrO2-SiO2溶胶体积34％的干燥控制剂N,N-二甲基甲酰胺，将称取的无水乙醇与干燥控制剂混合得到混合溶液3，用混合溶液3对步骤4得到的原始ZrO2-SiO2溶胶进行稀释，稀释4倍，继续搅拌50min，得到稀释后的ZrO2-SiO2溶胶；
步骤6、以多孔α-Al2O3陶瓷为支撑体，用步骤5得到的稀释后的ZrO2-SiO2溶胶对支撑体进行浸涂，浸涂8.5s，室温干燥4h后再进行焙烧，焙烧是在惰性气体环境中进行的，选用氮气或者氩气，焙烧过程具体为首先是以0.15℃/min升温至100℃保温2h，然后以0.25℃/min升温至210℃，再以0.5℃/min升温至300℃，接着以1℃/min升温至400℃，焙烧2h，再以1℃/min的速度冷却至室温；
步骤7、将步骤6重复3次，得到ZrO2负载疏水性SiO2复合膜。
实施例4
一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取如下组分：
正硅酸乙酯16.92％，甲基三乙氧基硅烷14.48％，无水乙醇43.63％，水13.89％，HNO3 0.61％，Zr(NO3)4·5H2O 10.46％，以上各组分的质量百分比之和为100％；
步骤2、将步骤1称取的正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、无水乙醇依次加入放置于冰水浴中的烧杯中，搅拌55min，使其混合均匀，制得混合溶液1；
步骤3、将步骤1称取的水和HNO3混合得到稀释后的HNO3溶液，向混合溶液1中边搅拌边加入稀释后的HNO3溶液得到混合溶液2，将混合溶液2边加热边搅拌至65℃，用冷凝管回流4h，自然冷却至室温，得到甲基化改性SiO2溶胶；
步骤4、将步骤1称取的Zr(NO3)4·5H2O边搅拌边加入步骤3得到的甲基化改性SiO2溶胶中，搅拌50min，得到原始ZrO2-SiO2溶胶；
步骤5、另外量取原始ZrO2-SiO2溶胶体积364％的无水乙醇和原始ZrO2-SiO2溶胶体积34％的干燥控制剂N,N-二甲基甲酰胺，将称取的无水乙醇与干燥控制剂混合得到混合溶液3，用混合溶液3对步骤4得到的原始ZrO2-SiO2溶胶进行稀释，稀释5倍，继续搅拌55min，得到稀释后的ZrO2-SiO2溶胶；
步骤6、以多孔α-Al2O3陶瓷为支撑体，用步骤5得到的稀释后的ZrO2-SiO2溶胶对支撑体进行浸涂，浸涂9s，室温干燥4.5h后再进行焙烧，焙烧是在惰性气体环境中进行的，选用氮气或者氩气，焙烧过程具体为首先是以0.15℃/min升温至100℃保温2h，然后以0.25℃/min升温至210℃，再以0.5℃/min升温至300℃，接着以1℃/min升温至400℃，焙烧2h，再以1℃/min的速度冷却至室温；
步骤7、将步骤6重复4次，得到ZrO2负载疏水性SiO2复合膜。
实施例5
一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取如下组分：
正硅酸乙酯15.63％，甲基三乙氧基硅烷14.72％，无水乙醇42.06％，水14.18％，HNO3 0.52％，Zr(NO3)4·5H2O 12.89％，以上各组分的质量百分比之和为100％；
步骤2、将步骤1称取的正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、无水乙醇依次加入放置于冰水浴中的烧杯中，搅拌60min，使其混合均匀，制得混合溶液1；
步骤3、将步骤1称取的水和HNO3混合得到稀释后的HNO3溶液，向混合溶液1中边搅拌边加入稀释后的HNO3溶液得到混合溶液2，将混合溶液2边加热边搅拌至70℃，用冷凝管回流5h，自然冷却至室温，得到甲基化改性SiO2溶胶；
步骤4、将步骤1称取的Zr(NO3)4·5H2O边搅拌边加入步骤3得到的甲基化改性SiO2溶胶中，搅拌60min，得到原始ZrO2-SiO2溶胶；
步骤5、另外量取原始ZrO2-SiO2溶胶体积460％的无水乙醇和原始ZrO2-SiO2溶胶体积40％的干燥控制剂N,N-二甲基甲酰胺，将称取的无水乙醇与干燥控制剂混合得到混合溶液3，用混合溶液3对步骤4得到的原始ZrO2-SiO2溶胶进行稀释，稀释6倍，继续搅拌60min，得到稀释后的ZrO2-SiO2溶胶；
步骤6、以多孔α-Al2O3陶瓷为支撑体，用步骤5得到的稀释后的ZrO2-SiO2溶胶对支撑体进行浸涂，浸涂10s，室温干燥5h后再进行焙烧，焙烧是在惰性气体环境中进行的，选用氮气或者氩气，焙烧过程具体为首先是以0.15℃/min升温至100℃保温2h，然后以0.25℃/min升温至210℃，再以0.5℃/min升温至300℃，接着以1℃/min升温至400℃，焙烧2h，再以1℃/min的速度冷却至室温；
步骤7、将步骤6重复5次，得到ZrO2负载疏水性SiO2复合膜。
Claims (7)
1.一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取如下组分：
正硅酸乙酯13.35％-23.68％，甲基三乙氧基硅烷13.71％-16.21％，无水乙醇40.87％-44.87％，水13.84％-14.73％，HNO3 0.48％-0.62％，Zr(NO3)4·5H2O 3.90％-13.75％，以上各组分的质量百分比之和为100％；
步骤2、将步骤1称取的正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、无水乙醇加入放置于冰水浴中的容器中，搅拌40-60min，使其混合均匀，制得混合溶液1；
步骤3、将步骤1称取的水和HNO3混合得到稀释后的HNO3溶液，向混合溶液1中边搅拌边加入稀释后的HNO3溶液得到混合溶液2，将混合溶液2边加热边搅拌至50-70℃，用冷凝管回流2-5h，自然冷却至室温，得到甲基化改性SiO2溶胶；
步骤4、将步骤1称取的Zr(NO3)4·5H2O边搅拌边加入步骤3得到的甲基化改性SiO2溶胶中，搅拌30-60min，得到原始ZrO2-SiO2溶胶；
步骤5、另外量取原始ZrO2-SiO2溶胶体积70-460％的无水乙醇和原始ZrO2-SiO2溶胶体积30％-40％的干燥控制剂，将称取的无水乙醇与干燥控制剂混合得到混合溶液3，用混合溶液3对步骤4得到的原始ZrO2-SiO2溶胶进行稀释，稀释2-6倍，继续搅拌40-60min，得到稀释后的ZrO2-SiO2溶胶；
步骤6、以多孔陶瓷为支撑体，用步骤5得到的稀释后的ZrO2-SiO2溶胶对支撑体进行浸涂，浸涂7-10s，室温干燥3-5h后再进行焙烧；
步骤7、将步骤6重复1-5次，得到ZrO2负载疏水性SiO2复合膜。
2.根据权利要求1所述的一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1中称取的HNO3浓度为0.8-1.0mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1中称取的Zr(NO3)4·5H2O溶液浓度为0.5-0.7mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤5中干燥控制剂为N,N-二甲基甲酰胺。
5.根据权利要求1所述的一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤6中焙烧是在惰性气体环境中进行的。
6.根据权利要求1所述的一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤6中焙烧具体为，首先是以0.15℃/min升温至100℃保温2h，然后以0.25℃/min升温至210℃，再以0.5℃/min升温至300℃，接着以1℃/min升温至400℃，焙烧2h，再以1℃/min的速度冷却至室温。
7.根据权利要求1所述的一种ZrO2负载疏水性SiO2复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤6中多孔陶瓷为多孔α-Al2O3陶瓷。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190726 |
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