多孔陶瓷基体渗透率对Pd膜透氢性能的影响

采用化学镀法在气体渗透率不同的多孔陶瓷基体上制备厚度均为5μm的Pd膜,研究了基体渗透率对Pd膜透氢性能的影响。在N2渗透率分别为2 470、1 390 m3/(m2.h.MPa)的基体上制备的Pd膜透氢过程均符合Siev-ert定律,压力指数n值为0.5,即氢在Pd膜中的体相扩散为H2透过Pd膜的速率控制步骤;而对于在N2渗透率为610 m3/(m2.h.MPa)的基体上制备的Pd膜,压力指数n值为0.8,同时Pd膜的H2通量增加幅度随着温度的升高而变小,说明基体的传质阻力对Pd膜透氢速率产生影响。考察了基体渗透率对Pd膜稳定性的影响,发现在渗透率较低的基体上制备的Pd膜稳定性较好。     

Pd/Ti-Al合金复合膜表面缺陷的影响因素

金属基Pd复合膜在高温下易产生小孔缺陷,目前对造成膜表面小孔缺陷的主要原因尚不清楚。借助环境扫描电镜(SEM)考察了气氛环境、高温烧结以及金属间相互扩散等因素对Pd/Ti-Al合金复合膜表面性能的影响。结果发现:气氛环境、高温烧结和金属间相互扩散都会对Pd复合膜的性能产生一定的影响,但是高温下Pd与Ti-Al合金间相互扩散是Pd/Ti-Al合金复合膜表面小孔缺陷形成的最主要影响因素。     

光催化沉积法制备Pd膜的改进及Pd膜性能表征

对光催化沉积法(PCD)制备Pd膜进行了改进,使含有TiO2与Pd2 的悬浮液膜层在多孔陶瓷膜表面形成液体薄膜,该薄膜在紫外光直接照射下发生光催化还原反应,烧结后得到含TiO2及Pd晶种的超薄膜层,用化学镀修饰得致密Pd膜.采用SEM、EDAX方法对所制的Pd膜表征结果表明,Pd膜厚度为5～6 μm.在350～500 ℃和0.05～0.15 MPa下进行气体渗透实验,当温度为450℃时,H2渗透系数为4.07×10-6 mol/(m2·s·Pa),N2的渗透量检测不出,高温热循环测试表明该Pd膜致密且具有良好的热稳性.     

TiCl3/PdCl2法活化多孔陶瓷基体制备透氢Pd膜

以TiCl3取代SnCl2作为敏化剂,考察TiCl3/PdCl2活化法对Pd膜制备及性能的影响.所制备Pd膜的表面与断面形貌采用SEM与金相显微镜表征,测试膜的透氢性、选择性以及高温稳定性,比较了TiCl3/PdCl2与SnCl2/PdCl2 2种活化方法对Pd沉积速率的影响.结果表明:TiCl3/PdCl2活化法同样能够在多孔陶瓷基体表面形成活性催化层,并最终成功获得高性能的Pd膜.相对而言,TiCl3/PdCl2活化法更有利于Pd膜的快速形成,而且彻底避免了Sn对Pd膜的污染,有望成为SnCl2/PdCl2活化法的一种理想替代方法.     

Pd/陶瓷复合膜分离器中H2/N2混合气的分离过程

采用光催化沉积法结合化学镀制备出有效膜长为33 cm、膜厚约10μm的致密Pd膜.单气体测试表明,该膜有良好的H2/N2选择性,H2渗透系数在350、400、450及500℃时分别为0.7×103、1.1×103、1.4×103及1.9×103L/(m2·min·MPa0.5).通过H2/N2混合气分离的研究,考察了流体传输对Pd膜分离性能的影响,结果表明H2渗透总流量随着原料气总流量、温度及膜两侧的总压差的增加而增大.采用活塞流模型计算的结果与实验结果吻合较好.     

PVDF膜载Pd/Fe催化剂制备及性能研究

采用对PVDF膜载体亲水化处理后涂敷方法和直接原位聚合方法制备不同的PVDF膜载纳米Pd/Fe双金属催化剂,通过扫描电镜(SEM)对膜的表面形态进行表征结果表明,亲水化处理与交联处理影响了复合膜上纳米钯/铁双金属颗粒的分散状态,膜载铁量的测定进一步证明,经过亲水化处理涂敷方法比原位聚合方法在载铁量上更具有优势,不同膜对一氯乙酸脱氯研究表明,Pd/Fe还原膜对微量一氯乙酸均具有一定的降解能力,相比原位聚合工艺的降解率60.5%,涂敷方法降解率可达77%.就本实验条件对比发现,浸涂工艺具有一定的实际应用前景,经改性后的PVDF膜载纳米Pd/Fe双金属体系对于降解含氯有机物也具有一定的实用价值.     

Pd-ZSM-5复合膜的制备及其氢气分离性能

为了能够在大孔氧化铝载体表面得到透氢性能良好的钯膜,利用二次生长法在多孔Al₂O₃载体上生长出一层连续完整的ZSM-5沸石分子筛修饰层,通过化学镀过程在ZSM-5沸石分子筛修饰的载体上沉积一层钯膜,从而得到Pd-ZSM-5复合膜。利用扫描电子显微镜(SEM)对载体、ZSM-5沸石分子筛修饰后的载体和Pd-ZSM-5复合膜的形貌进行详细分析,并通过X线能量色散光谱(EDX)对Pd-ZSM-5复合膜的表面和截面元素分布进行了研究。而且,为了确定该Pd-ZSM-5复合膜的H₂渗透性能,在623～773 K范围内,研究了操作温度、操作时间和测试压力对Pd-ZSM-5复合膜透氢性能的影响。研究结果表明,ZSM-5沸石分子筛修饰层能够有效改进载体的表面粗糙度和降低其表面孔径,有助于Pd膜的沉积。所制备的Pd-ZSM-5复合膜表面完整、致密,Pd膜层厚度约为5μm, ZSM-5沸石修饰层厚度约为3μm。当操作温度为773 K、渗透压力为0.1 MPa时,Pd-ZSM-5复合膜的H₂渗透通量和H₂     

Pd对Cu/ZnO催化甘油氢解制取1,2-丙二醇性能的影响

通过共沉淀法和浸渍法制备负载微量Pd的Pd/Cu/ZnO (n(Cu)/n(Zn)=1/1.4)催化剂,采用H2程序升温还原 (H2TPR)、N2O吸附和H2吸附等方法对催化剂进行表征,在连续流动固定床反应器中考察Pd/Cu/ZnO催化甘油氢解的反应性能.结果表明:引入微量Pd降低了催化剂的还原温度,增强了催化剂氢吸附性能,但对催化剂活性Cu表面积的影响较小,有效地提高了催化剂上甘油氢解反应的稳定性.从Pd表面溢流到Cu表面的活化氢原子降低了H2O对催化剂活性Cu的氧化.     

Pd/Pt修饰的AlGaN/GaN HEMT器件氢传感特性研究

制备了Pd/Pt修饰的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件.对器件的氢传感特性测试表明,Pd/Pt合金修饰的器件的氢响应和响应(恢复)速率要优于Pd和Pt单独修饰的器件,Pd和Pt质量比为2 mg∶1 mg的氢传感器具有最佳的氢传感性能.对吸附平衡的稳态分析进一步证实了这一结论.室温下氢体积分数为0.1%,氢气通入流速为200 mL/min时,Pd/Pt(2 mg∶1 mg)样品的电流变化为0.249 mA,响应时间和恢复时间分别为41 s和42 s.此外,测试温度增加到55℃也进一步提高了器件对氢气的响应和响应速率.     

多孔Pd材料及其表面毒化问题研究现状

多孔Pd材料在氢同位素吸附、分离和转运等领域有着广泛的用途和重要的工程应用价值,受到了广泛地关注.由于O2、H2O、CO2等杂质气体会对Pd表面产生毒化作用,导致氢在Pd表面的解离与向Pd体内的扩散速率的降低,多孔Pd表面的毒化机理研究为目前该领域研究的一个重点.着重阐述了多孔Pd材料的发展过程,总结了当前Pd表面毒化问题的研究现状.