制备具有优异膜选择透过性和氧化稳定性的纳米SiO?/Al?O?/ZnO共混PVDF阳离子交换膜

摘要： 离子交换膜几乎应用于所有工业领域，但大多数存在渗透性低和抗氧化性差等缺陷。本文采用聚偏氟乙烯（PVDF）与纳米SiO?、纳米Al?O?及纳米ZnO共混制备阳离子交换膜，通过苯乙烯接枝磺化法引入磺酸基团。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和电化学测量对膜进行表征，并评估了离子交换容量（IEC）、吸水率（WU）、迁移数、膜选择透过性、膜电阻、官能团及形貌等性能指标。阳离子交换膜的亲水性、IEC和选择透过性取决于膜基质中纳米粒子的含量，随着纳米SiO?/Al?O?/ZnO质量分数的增加，高迁移率数值持续提升。最终，含1.5%纳米SiO?、2.0%纳米Al?O?或2.0%纳米ZnO的阳离子交换膜均展现出优异性能：PVDF/2% ZnO-g-PSSA膜的选择透过性达94.9%，PVDF/2% Al?O?-g-PSSA膜的IEC为2.735 mmol·g?1，PVDF/1.5% SiO?-g-PSSA膜的抗氧化性达2.33%。这些膜可应用于水处理、电驱动分离、重金属冶炼等多种电化学过程的分离领域。