سنتز غشا نانومتخلخل سیلیکا-ایتریا به روش سل-ژل

در این پژوهش، غشا نانومتخلخل سیلیکا-ایتریا با اندازه تخلخل های 9/1 نانومتر به صورت غشا سه لایه ای نامتقارن، به روش سل-ژل ساخته و تعیین مشخصات شده است. به دلیل نیاز به پایداری حرارتی و هیدروترمال غشاها در کاربردهای جداسازی دما بالا، از ایتریا برای بهبود پایداری هیدروترمال و پایداری حرارتی غشای سیلیکا و گاما-آلومینا استفاده شده است. قرص های آلفا-آلومینایی سینتر شده در دمای 1400 درجه سلسیوس به عنوان زیرلایه استفاده شدند. سل های پلیمری و کلوئیدی به ترتیب برای پوشش دهی لایه غشایی سیلیکا-ایتریا و لایه میانی گاما-آلومینا با استفاده از پیش ماده های تترا‍ اتیل اورتوسیلیکات، نیترات ایتریم آبدار و آلومینیوم تری سک بوتوکساید تهیه شدند. پس از هر بار پوشش دهی، لایه ها در دمای 200 درجه سلسیوس خشک و لایه میانی در 600 و لایه غشا در 500 درجه سلسیوس تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. سل ها و ژل های خشک شده مورد استفاده برای لایه میانی و لایه نهایی با استفاده از آنالیزهای تفکیک پراش نوری (dls)، آنالیز حرارتی (sta)، پراش پرتو ایکس (xrd) و طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (ftir) مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی سطوح لایه ها با میکروسکوپ های الکترونی روبشی (sem) و نیروی اتمی (afm) انجام شد. لایه میانی گاما-آلومینا به دست آمده دارای ضخامتی حدود 2.5 میکرون می باشد و با افزودن 5% مولی ایتریا در آن پایداری حرارتی این غشا دولایه ای بهبود پیدا کرده است. با توجه به آنالیزهای dls و ftir نیز ترکیب سیلیکا-15%ایتریا، به عنوان ترکیب مناسب با دارا بودن پایداری هیدروترمال برای لایه غشایی با ضخامت حدود 680 نانومتر انتخاب شد. نتایج آنالیز xrdحاکی از پایداری حرارتی این لایه غشایی تا دمای 800 درجه سانتیگراد می باشد.