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PTFE隔膜的改性及在电化学合成N_2O_5中的应用

柴静

   在制备N_2O_5的各种方法中,N_2O_4电氧化法是目前最有工业前景的方法。而在电氧化法制备N_2O_5的过程中,隔膜的性能对N_2O_5收率和能量消耗水平有决定性作用。因此,隔膜的筛选和改性对于提高电氧化法合成N_2O_5过程的收率和电流效率有着十分重要的意义。 氟碳聚合物多孔隔膜对N_2O_5电化学合成体系具有良好的化学抗腐蚀性,但自身存在一定缺点,如疏水性过强,导电性很小,对H_2O的选择渗透性高而对N_2O_4的选择渗透性低等,故本论文选择PTFE膜作为基膜,期望通过改性调变其亲水性,电导率及渗透性能,以提高N_2O_4电氧化合成N_2O_5过程的效率。 首先以钠萘溶液为腐蚀液,采用化学蚀刻法制备钠萘改性的PTFE膜。由于在膜的表面引入了极性基团,改性膜的亲水性大大增加,但电导率仍较小,无法用于电氧化合成N_2O_5过程。 然后以Nafion溶液为改性液,制备了Nafion改性PTFE膜,并在PTFE/Nafion膜中掺杂无机氧化物TiO_2和SiO_2,制备了无机-有机杂化膜。PTFE/Nafion膜的亲水性增加,电导率大大提高,但阻水性能较差,电解的电流效率和N_2O_5收率均较低。掺杂无机氧化物能够进一步提高Nafion改性膜的亲水性和阻水性能,虽然电导率有所下降,但电解性能明显改善。随TiO_2掺杂量增加,所得改性膜电解的电流效率和比能变大, N_2O_5的收率也可得到提高。随SiO_2掺杂量增加,所得改性膜电解的电流效率变大,比能变小,N_2O_5的收率也可得到提高。 最后,以膨体PTFE膜和无机-有机杂化膜为基膜,采用机械复合法制备了EPTFE-杂化复合膜并用于N_2O_4电氧化合成N_2O_5过程,由于该膜具有较好的阻水性能,因而表现出了良好的电解性能,电流效率高于90%,N_2O_5收率提高,比能也有所下降。……   
[关键词]:电化学合成;聚四氟乙烯膜;五氧化二氮;二氧化钛;二氧化硅
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:天津大学2010年