朱瓌之，郭红林，姜迁，漆虹

（南京工业大学膜科学技术研究所，材料化学工程国家重点实验室，江苏 南京 210009）

引 言

与有机膜相比，孔径1～2 nm 的陶瓷纳滤膜由于具有耐高温、机械强度高、耐溶剂和耐酸碱腐蚀性能好等优点，是无机膜的研究热点之一。就其材料来说，目前主要有γ-Al2O3[1-2]、HfO2[3]、TiO2[1,4-8]、ZrO2[9-11]及其复合物[12-13]，其中TiO2、ZrO2具有较好的化学稳定性，是研究最多的陶瓷纳滤膜材料。但是，目前陶瓷纳滤膜制备存在几个难题：其中之一是由于陶瓷纳滤膜的孔径小于2 nm，其对烧成温度非常敏感[14-15]。一方面，较低的烧成温度可以保持纳滤膜材料的微孔结构，但是会造成其与载体层的结合强度较低，影响膜的机械强度；另一方面，较高的烧成温度可以保证膜的强度，但是会使膜材料发生晶型转变，导致晶粒长大，膜孔径增大，甚至产生缺陷。如溶胶-凝胶法制备的微孔TiO2和ZrO2材料，其在300～400℃下分别会出现锐钛矿相和正四方相[14]。对微孔ZrO2膜来说[10]，当烧成温度从350℃升高到400℃时，其MWCO 从354 增大到1195。另外，Kreiter 等[16]在研究微孔ZrO2膜渗透汽化性能时也发现，经380℃烧成得到的ZrO2(正四方相)膜，其表面存在大量缺陷。针对这一问题，目前研究者们主要采用在ZrO2或TiO2中掺杂晶型稳定剂的方法[15](如Y2O3、MgO、CaO 和La2O3等)从而提高ZrO2或TiO2材料的晶型转变温度。然而，由于晶型稳定剂价格不菲，且均易与酸性物质反应，采用该方法改性后材料的耐酸碱性能有待考证。考虑到ZrO2和TiO2材料均具有较好的耐酸碱性能，少数研究者将其进行复合。研究表明，采用该方法确实能够提高Ti/Zr 复合材料的晶型转变温度。……