固体化学-大学、研究生-考试试卷.docVIP

根据结合固体化学教科书及相关查阅资料论述下面两个问题： 举例一种自己相关领域的最近关注度较高的固体物质，论述其组成、结构及键合力与性能之间的关系(20分)，阐述其相应的制备方法和应用（20分），并用自己的观点阐述这种固体物质的发展前景（20分）。（不少于2000字，认真阅读相关文献，并且要有自己的思想和观点。论文后附参考文献清单，不少于20篇文献） 阐述以上例举固体物质中可能存在的缺陷以及这些缺陷的形成途径或机理（20分），如何避免这些缺陷（10分）？以及这些缺陷对固体物质性能的影响（10分）？（不少于1500字，论文后附参考文献清单，不少于10篇）。 1、（1）答5]。 聚偏氟乙烯(PVDF)是一种结晶性聚合物,玻璃化温度-39℃,结晶熔点约170℃,热分解温度在316℃以上,机械性能优良,具有良好的耐冲击性、耐磨性、耐候性和化学稳定性.在室温下PVDF不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀,对脂肪烃、芳香烃、醇和醛等有机溶剂很稳定,在盐酸、硝酸、硫酸和稀、浓(40%)碱液中以及高达100℃温度下,其性能基本不变,并且耐γ射线、紫外线辐射[1-4].因此近年来在膜分离技术中逐渐受到人们的重视.聚合物溶液转变成冻胶是一种相变过程,铸膜 液固化成膜的过程见图1. (a)摊成液态膜,气-液界面上溶剂立即开始挥发,随着溶剂的不断减少,使液膜表面达到浊点,一些非溶剂和溶胀剂的小滴能逐渐从表层溶液中析出;(b)成为第二分散相,而这些小液滴的外表面富集一些聚合物分子,并形成较大的球状粒子(c),这种球状粒子称为微胞(或称高分子链段的网络或胶束);随着溶剂进一步挥发,膜表层区这些小液滴会彼此相接形成多面体(d)、(e);多面体的数目和大小取决于铸膜液中聚合物结构和预蒸发条件.把此膜浸入液体介质中,加速并完成了整个膜的脱溶剂和溶胀剂的过程.在此过程中,多面体表层破裂而形成开孔的微泡(f)与微泡间的孔隙一同构成了膜表层的孔结构.在表层之下聚集的高分子因凝固剂与溶剂的双扩散而快速固化,形成多孔网络结构。功能高分子膜分离技术由于在使用中具有能耗低、分离性能好、无二次污染等优点，目前已在化工、电子、医药、环境工程等领域得到越来越广泛的应用而选择性能优良的膜材料是膜分离技术研究中至关重要的方面. 在众多的高分子膜材料中，聚偏氟乙烯PVDF已经受到研究者的关注/+,-.是偏氟乙烯的均聚物，聚合度达几十万，分子式为：—［CF2-CH2］n其分子中-c-f-键具有较高的键能，因而作为膜材料具有很好的耐温、耐腐蚀，耐溶剂性，只有二甲基乙酰胺（DMAC）、二甲基亚砜（DMSO）等强极性有机溶剂才能使其溶解.利用PVDF[20]. 我国近几年研制出PVDF.平板微孔膜、中空纤维微孔膜、平板超滤膜和中空纤维超滤膜PVDF，其中PVDF微滤膜由于具有良好的疏水性已成功地用于膜蒸馏、气体净化、有机溶剂精制等方面在生化制药、食品饮料及水净化等水相分离体系的应用领域，存在的突出问题就是膜污染导致分离性能下降，主要原因由于PVDF疏水膜表面与水无氢键作用，当疏水溶质靠近膜表面时，排开水是疏水表面脱水过程，熵增，易进行，因而膜易被污染.因此，改善PVDF膜亲水性，从而提高膜的抗污染性在进行PVDF分离膜改性以提高膜性能的研究中处于重要的地位.目前，PVDF分离膜改性常用方法有表面改.性、共混改性和化学改性等[17-19]. （2）6]。据中国产业调研网发布的2016年中国膜市场现状调查与未来发展前景趋势报告显示，未来几年，膜产业技术重点方向应包括：推广应用领域包括海水淡化和苦咸水淡化；处理微污染水，保证饮水安全；实现工业废水和市政污水资源化；进军新能源电池隔膜挑战性领域；提升水准医疗用膜和医用检测膜水准；加强重大技术设备的核心膜开发。与此相适应，开发适用于重点应用领域的高性能膜的规模化制造技术，实现膜组器的优化和革新，建设膜技术为核心的处理工程[7]。? ?? 此外，膜产品将呈现应用多元化的趋势。目前全球各类膜组件产品中，反渗透膜占膜市场的比重约为45%，主要用于海水脱盐及超纯水的制造，而超滤与纳滤合占20%左右，主要用于污水、废水处理及回用、给水净化以及海水淡化预处理等领域。未来，随着膜产品多元化及技术多元化，产品的应用领域也将变得越来越广泛[8-10]。 纵观以往的研究成果，尽管已经开发了种类众多的PVDF改性分离膜，但绝大多数限于实验室研究,对这些性能优良的改性膜进行工业应用研究是今后研究工作的一个重要方面.改性方法中，利用接枝、辐照等对膜进行改性易受条件的限制,但改性后不但可得到具备良好抗污染性的膜，还能使膜具有环境敏感性等独特性能，可适用于特性分离IPN是继接枝共聚、嵌段共聚改性之后出现的新的聚合物材料改性方法，其应用，尤其在膜材料改性方面的应用目前尚不普遍