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第 27卷第 7期 无 机 化 学 学 报 VoI．27No．7
2011年 7月 CHINESEJOURNALOFINORGANICCHEMISTRY 1334—1340
钴掺杂二氧化硅膜的制备、表征及氢气分离性能
闰建平 韦 奇 段小勇 何 俊 李群艳 聂祚仁
f北京工业大学材料科学与工程学院，北京 100124)
摘要：采用正硅酸乙酯(TE0S)和Co(NO3)：·6H。O为前驱体通过溶胶一凝胶法制备掺钴微孔二氧化硅膜，研究钴在二氧化硅膜材
料 中的存在状态、膜材料孔结构 以及膜材料的气体渗透和分离性能。结果表 明钴元素 以Si一0．Co的形式存在于 SiO 骨架之中，
掺杂C010％~ LSiO：膜具有典型的微孔结构，其孔体积为 0．119cm ·g～，平均孔径在 0．52nm左右且孑L径主要分布在 0．4—
0．55nm之间。氢气在膜材料 中的输运低温下遵循 Knudsen扩散机理，高于 100qc时遵循活化扩散机理，300℃时膜材料的H
渗透率达到6．41x10-7mol·m-2 -·Pa～，H2C／O2分离系数达到 6．61，高于 Knudsen扩散的理想分离系数 。
关键词 ：钴 ；微孑L；二氧化硅膜 ；氢气分离
中图分类号：0613．72；O614．81~2 文献标识码 ：A 文章编号：1001—4861(2011)07．1334-07
Preparation，CharacterizationandHydrogenSeparation
ofCobalt-DopedSilicaM embranes
YANJian—Ping WEIQi DUANXiao-Yong HEJun LIQun—Yah NIEZuo—Ren
(CollegeofMaterialsScienceandEngineering,BeijingUniversityofTechnology,Bejiing100124，China)
Abstract：Cobalt-·dopedsilicamembraneswerepreparedbythesol·g·eltechniqueusingtetraethylorthosilicate
(TEOS)andnitratehexahydrate(Co(NO~)2·6H20)asprecursors．ThestatusofCo，theporestructureandthegas
permeationandseparationperformanceofthedopedsilicamembraneswere investigated indetail．Theresults
show thatcobaltatomsarecovalentlylinked tooxygenatomsbyreplacingafractionofsiliconatomsin the
rfamework．Silicamembranesdoped with 10％ cobalthaveatypicalmicroporoussturcture with apore size
centeredat0．52nm andmainlydistributedbetween0．4nm and0．55nm．andaporevolumeof0．119cm ·g～．
ThehydrogentransportintheCO-dopedsilicamembraneswassubjectedtoaKnudsendiffusionmechanismatlow
temperaturesand complieswith an activated diffusion mechanism attemperatureshigherthan 100 ℃ ．The
membranespossessaH2permeanceof6．41xl0 otol·m ·s一·Pa～andaHJCO2permselectivityof6．61at300
℃．whichiShigherthanthatofKnudsendiffusion．
Keywords：cobal
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