离子交换膜支撑液液界面上离子转移反应的研究(3)
在近年来，把纳米技术应用在膜材料的研究上，特别是建立模板法，从而使多孔固体材料实现了具有大的比表面积的可能，介孔氧化铝的可控制备，有序孔结构的优点有利于活性成分的分散性和吸附以及反应物分子的扩散，但高温燃烧或大多数介孔氧化铝在高温反应条件下孔结构崩溃发生显著降低比表面积和活性成分的现象，使得其热稳定性变差。
在过去的10年里，尽管国内外学者研究了以非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂为模板剂合成介孔氧化铝的方法，但是得到的大多数介孔氧化铝均为无定形粉末，大大地限制了其在催化中的应用[5]。近几年，将多孔硅作为MEMS中的功能结构层或是牺牲层材料引入MEMS(micro electro mechanical system)技术的发展。介孔氧化硅由于具有高度均一、有序的孔道结构以及可调的孔径(2～30 nm)，因此可以作为合成均一、有序纳米结构的理想模板[6]。
虽然介孔材料有着十分优良的性质，但10余年来，对于介孔材料的研究主要集中于粉体材料的制备及性能表征。因为材料属于粉末颗粒质地，吸附分离和催化两个过程需要间歇进行，因此这一特点使得催化、分离的使用范围和效率都受到了限制。为使间隙进行的吸附分离过程连续化，可以将介孔材料做成连续膜状结构，则可简化操作过程并扩大应用范围。同时介孔薄膜在传感器件、异相催化、低介电常数微电子绝缘片等方面显示了其潜在的应用价值，这些用途都要求介孔材料以膜的形式出现[7]。
近年来，介孔分子筛膜备受关注，科学家们制备出了多种功能介孔薄膜。介孔二氧化硅薄膜与多孔二氧化硅薄膜相比增加了各种优良物理特性：其拥有较多孔，二氧化硅更低的折射率和介电常数。正因为介孔薄膜显示出非常广泛的应用前景，近年来关于二氧化硅介孔薄膜的制备报道逐渐增多，如利用气-液、固-液或液-液界面相互作用进行两相界面外延生长技术，以及借助溶剂蒸发诱导自组装(EISA)方法[8]。
模板合成法是一种经常被用来合成介孔材料的方法。模板法也可分为软模板法和硬模板法。软模板法合成一种复合介孔结构，是在表面活性剂中加入物源使其可以形成骨架，再自组装表面活性剂。再通过煅烧或者溶剂萃取除去表面活性剂模板就可以得到介孔材料了。而硬模板法则是使用多孔的无机膜或有机膜作为模板材料，运用纳米浇铸复制的方法获得介孔材料。
近些年来，人们发现了一种无机复合介孔膜，因其结构有序﹑多样和广泛的应用前景而积极的探索着。这种无机复合介孔膜是在阳极氧化铝膜内的孔道中组装介孔二氧化硅材料从而制备出的。例如：2004年，Yamaguchi等首次利用一种简单快速的抽滤方法以CTAB为表面活性剂将介孔二氧化硅材料组装在阳极氧化铝膜中[9]。2003年Zhongwei Niu等人合成介孔二氧化硅材料和阳极氧化铝膜的阵列； 2005年Ning Wang等介孔氧化硅纳米线生长在铝硅材料多孔氧化铝模板的特征是硬模板合成。迄今为止，已经有许多外国的研究小组使用不同的方法用于制备各种无机复合介孔膜，这些无机复合介孔膜的研究使得发现了更多的合成和应用方法，但是，还应当明确的是，这些研究它们是用阳极氧化铝膜作硬模板的。
1.4 离子交换膜的简介与发展趋势
1.4.1离子交换膜的基本概念
图1.1均相离子交换膜中固定基团离子分布在膜骨架的结构示意图
离子交换膜是一种树脂材料，应用它来研究液体中离子的选择性。它由三个基本部分组成，高分子骨架、固定基团和基团上的可移动离子。其中高分子骨架是离子交换膜最重要的结构，它支撑着整个化合物。固定基团作为离子交换膜上的主要基团与基膜相连，不可以解离。而可移动离子所带的电荷刚好与其相反，他们通过静电力相互连接起来，他们又会在电解液中自动的解离出来，分别与电解液里带相同电荷的离子进行交换。根据可移动离子的不同，可以将离子交换膜分为阳离子交换膜和阴离子交换膜两种。阳离子交换膜带负电，显酸性活性，阴离子交换膜带正电，显碱性，阴阳离子交换膜只允许同种性质的离子透过，如图1. 1所示。
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