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化学进展 2010, Vol. 22 Issue (10): 2003-2013 前一篇   后一篇

• 综述与评论 •

杂化离子膜的制备和应用*

吴翠明1   肖新乐1   崔鹏1   徐铜文2**   

  1. （1.合肥工业大学化工学院 合肥 230009； 2.中国科学技术大学化学与材料科学学院 合肥 230026） 
  • 收稿日期:2010-02-09 修回日期:2010-05-13 出版日期:2010-10-24 发布日期:2010-10-20
  • 通讯作者: 徐铜文 E-mail:twxu@ustc.edu.cn
  • 基金资助:

    合肥工业大学博士专项基金；安徽高校省级自然科学研究重点项目；国家自然科学基金；国家重点基础研究发展计划（973计划项目)

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Preparation and Applications of Hybrid Ion Exchange Membranes

Wu Cuiming1    Xiao Xinle1   Cui Peng1   Xu Tongwen2**   

  1. (1.School of Chemical Engineering, Hefei University of Technology,Hefei 230009,China;2.School of Chemistry and Materials Science, University of Science and Technology of China,Hefei 230026,China)
  • Received:2010-02-09 Revised:2010-05-13 Online:2010-10-24 Published:2010-10-20
  • Contact: Xu Tongwen E-mail:twxu@ustc.edu.cn

杂化离子膜（包括有机-无机和无机-有机杂化膜）自20世纪80年代诞生以来，已快速发展成为一个新的研究热点。该种膜在燃料电池、电化学分析和传感、电膜分离过程、扩散渗析等方面有广泛的应用前景。本文结合作者所在课题组相关方面的工作，综述了近5年来杂化离子膜制备和应用技术进展，重点包括溶胶-凝胶(sol-gel)法、共混法、原位渗入和沉积法等制备方法，以及杂化离子膜在燃料电池、电化学分析和传感器、电渗析膜、扩散渗析膜分离、以及超滤、纳滤、渗透汽化等其他方面的应用。最后对近年来的发展提出了看法和总结。

关键词： 有机-无机杂化膜, 无机-有机杂化膜, 离子交换膜, 溶胶-凝胶, 燃料电池, 电化学分析

Organic-inorganic hybrid ion exchange membranes have been developing into a fascinating new field of research since their emergence in 1980s, because of their potential applications in such fields as fuel cells, electrochemical analysis and sensing, electro-membrane separation, diffusion dialysis, etc. Based on the work of our research group, the recent development of the preparation and application technologies (especially during the latest 5 years) is reviewed in this paper. Preparation methods including sol-gel process, blending, in situ in?ltration and precipitation are elaborated, and the applications in fuel cells, electrochemical analysis, sensing, electro-membrane separation, diffusion dialysis, microfiltration, nanofiltration and pervaporation are summarized. Finally, the brief summary and comments on their future development are prospected.

Contents
1 Introduction
2 Preparation of organic-inorganic hybrid ion exchange membranes
2.1 Sol-gel process
2.1.1 Sol-gel of organically modified alkoxysilane R'nSi(OR)4-n or (RO)3Si-R'Si(OR)3
2.1.2 In-situ sol-gel in polymer matrix
2.1.3 Sol-gel of functionalized polymer
2.2 Blending
2.3 In situ in?ltration and precipitation
2.4 Other preparation methods
3 Applications of organic-inorganic hybrid ion exchange membranes
3.1 Fuel cells
3.2 Electrochemical analysis and sensing
3.3 Electro-membrane separation and diffusion dialysis
3.4 Adsorption and separation of heavy metal ions and bio-macromolecules
3.5 Other applications
4 Summary and perspective

Key words: organic-inorganic hybrid membrane, inorganic-organic hybrid membrane, ion exchange membrane materials, sol-gel, fuel cells, electrochemical analysis
()

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杂化离子膜的制备和应用*