贵金属/陶瓷催化膜制备:溶胶粒子表面修饰技术

80年代初,非对称中孔γ-Al_2O_3陶瓷膜成功地商用.由于无机膜具有高温热稳定性和表面可修饰性,从而引起了人们对无机膜反应器的广泛兴趣与重视.近年来无机膜反应器的研究工作主要集中在脱氢反应、加氢反应和选择氧化等催化反应上.无机膜在膜反应器中可以起分离作用,除去反应区的产物之一,从而提高反应的转化率;也可以用来调控反应区中反应物之一的加入计量和反应物的接触,改善反应的选择性.     

从工业产品出发制备多孔陶瓷膜

<正>陶瓷膜由于具有优良的热稳定性与机械和结构稳定性、抗化学试剂与微生物侵蚀的能力及较大的表面修饰潜力,因而一方面它作为一种膜分离材料具有很吸引入的前景,另一方面由于陶瓷膜的表面修饰能力强,易于引入具有催化活性的物质,从而使在陶瓷膜上实现反应(特别是高温催化反应)与分离双功能合一具有现实可能性。近年来γ-Al₂O₃膜一般是用溶胶-凝胶技术进行制备的,文献报道的方法都是用铝的醇盐(如异丙醇铝)作为原料,先制备γ-AlOOH溶胶,然后用该溶胶通过浇铸过程浸涂底膜,经干燥、焙烧步骤而制得γ-Al₂O₃复合膜。但是由于醇盐的价格较高,吸水性强,很易吸收空气中的水分而进行不受控制的水解,因此醇盐储存困难,并且在制备溶胶时,已水解的醇盐必须仔细除去,否则形成的γ-AlOOH溶胶胶粒大、分布宽,从而影响膜的性能。我们从工业产品SB粉出发成功地得到了γ-Al₂O₃复合膜,这种SB粉价格便宜,易于储存,并且制备过程更简单。     

新型钙钛矿ABO3 型B 位含铋混合导体透氧膜

研究与合成了系列新型的钙钛矿型Ｂ位铋掺杂混合导体透氧膜材料，对其结构与透氧性能进行了测定．发现ＢａＢｉ_（０．２）Ｃｏ_ｙＦｅ_（０．８－ｙ）Ｏ_（３－δ）（ｙ≤０．４）及ＢａＢｉ_ｘＣｏ_（０．２）Ｆｅ_（０．８－ｘ）Ｏ_（３－δ）（ｘ＝０．１～０．５ ）都可以形成立方晶相的钙钛矿型复合氧化物．透氧测定表明此系列材料具有非常高的氧渗透能力．ＢａＢｉ_（０．２）Ｃｏ_（０．３５）Ｆｅ_（０．４５）Ｏ_（３－δ）导体膜，在膜片一端为空气氛另一端为氦气氛情况下，９００℃时透氧量高达０．７７ × １０~（－６） ｍｏｌ／（ｃｍ~２·ｓ）以上，远远高于相同条件下其他的含铋透氧膜材料．并发现透氧量随着钴含量的增加而增加，而与铋含量无简单的关系．Ｏ_（２）－ＴＰＤ测定表明，材料具有优良的氧吸附脱附可逆性．长时间透氧测定表明，ＢａＢｉ_（０．２）Ｃｏ_（０．３５）Ｆｅ_（０．４５）Ｏ_（３－δ）ＢａＢｉ_（０．３）Ｃｏ_（０．２）Ｆｅ_（０．５）Ｏ_（３－δ）导体膜在８７５℃下都具有较稳定的氧渗透行为．     

从工业产品出发制备多孔陶瓷膜

陶瓷膜由于具有优良的热稳定性与机械和结构稳定性、抗化学试剂与微生物侵蚀的能力及较大的表面修饰潜力,因而一方面它作为一种膜分离材料具有很吸引入的前景,另一方面由于陶瓷膜的表面修饰能力强,易于引入具有催化活性的物质,从而使在陶瓷膜上实现反应(特别是高温催化反应)与分离双功能合一具有现实可能性。近年来γ-Al_2O_3膜一般是用溶胶-凝胶技术进行制备的,文献报道的方法都是用铝的醇盐(如异丙醇铝)作为原料,先制备γ-AlOOH溶胶,然后用该溶胶通过浇铸过程浸涂底膜,经干燥、焙烧步骤而制得γ-Al_2O_3复合膜。但是由于醇盐的价格较高,吸水性强,很易吸收空气中的水分而进行不受控制的水解,因此醇盐储存困难,并且在制备溶胶时,已水解的醇盐必须仔细除去,否则形成的γ-AlOOH溶胶胶粒大、分布宽,从而影响膜的性能。我们从工业产品SB粉出发成功地得到了γ-Al_2O_3复合膜,这种SB粉价格便宜,易于储存,并且制备过程更简单。     

新型含锆纯相钙钛矿型混合导体透氧膜

采用柠檬酸与EDTA酸联合络合法合成了BaZr0.2Co0.8-xFexO3-d系列导体透氧膜材料, 对其晶体结构、透氧性能、烧结性能和密封性能进行了研究. 结果表明, 在所研究的组成范围内, 材料均呈现纯相立方钙钛矿结构. 由于Zr的引入, 合成材料的透氧量、透氧稳定性、烧结和密封性能均得到明显的提高或改善, 如x = 0.2, 0.3时, 材料的透氧量高达0.8 mL/min·cm2 (950℃), x = 0.5时材料在800℃下具有较长时间的透氧稳定性.     

碱金属和稀土金属氧化物修饰的NiO/Al_2O_3催化剂上甲烷部分氧化制合成气的研究

天然气是非常丰富的石化燃料资源,对其优化利用而受到世界各国的高度重视.现有的已工业化的天然气加工利用方法主要为间接法,即由CH_4经水蒸汽重整制合成气,然后由费托反应等再进一步转化为汽油、柴油、甲醇、乙二醇等各种液体燃料和有机化工原料;此外,还有氯化氧化制氯化甲烷、高温裂解制乙炔等.但缺点是:设备复杂,投资大,高温高压,腐蚀性大等.目前处于开发阶段的几种主要甲烷催化转化方法:(1)甲烷氧化偶联制取乙烯、乙烷,     

钯金属/陶瓷复合膜制备:化学镀新过程

膜材料与膜过程在高技术产业中日益发挥重要的作用,因而成为现代材料学与技术研究的重要内容之一.从化学的角度看,膜材料可以分为无机膜和有机膜.与有机膜相比,无机膜具有良好的高温稳定性和表面可修饰性,可应用于高温化学过程,如高温气体分离和催化反应.钯金属膜对氢具有选择透过作用.钯金属管已应用于氢气纯化.80年代后,钯金属复合膜应用到加氢或脱氢膜反应器的研究中,通过膜反应可以提高平衡反应的转化率,或者改善复杂反应的目标产物选择性.蒸镀、等离子体溅射、高温热喷、化学气相沉积和化学镀已被用来制备钯金属复合膜.本文报道用化学镀新过程制备钯金属/陶瓷复合膜.一般的化学镀过程有2个主要阶段:目标衬底的活化及金属的化学自催化沉积.在传统的化学镀过程中,用氯化锡和氯化钯溶液先后浸渍目标衬底,二价锡将二价钯还原为金属钯,在目标衬底上形成许多金属钯核,这些钯核成为其后钯沉积的催化活性中心,这个过程叫目标衬底的活化.本文报道的化学镀过程是用溶胶-凝胶方法活化目标衬底.与传统的化学镀过程相比,化学镀新过程避免了杂质锡,并且可以使钯仅沉积在目标衬底的特定面上.用新过程制得的金属膜纯度较高、致密性好.     

碱金属和稀土金属氧化物修饰的NiO/Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气的研究

<正>天然气是非常丰富的石化燃料资源,对其优化利用而受到世界各国的高度重视.现有的已工业化的天然气加工利用方法主要为间接法,即由CH₄经水蒸汽重整制合成气,然后由费托反应等再进一步转化为汽油、柴油、甲醇、乙二醇等各种液体燃料和有机化工原料;此外,还有氯化氧化制氯化甲烷、高温裂解制乙炔等.但缺点是:设备复杂,投资大,高温高压,腐蚀性大等.     

在混合导体透氧膜反应器中进行甲烷部分氧化制合成气

混合导体透氧膜指的是一类同时具有氧离子导电与电子导电性能的新型陶瓷膜。在高温下，当膜两边存在氧浓度梯度时，氧可以从高氧压端向低氧压端透过，且理论上氧的选择透过性为１００％，开发出一种新型的具有高透氧量、高稳定性的透氧材料Ｂａ０．５Ｓｒ０．５Ｃｏ０．８Ｆｅ０．２－０３－δ，并成功地把其应用到甲烷部分氧化反应中，以空气为氧源利用透氧膜透过的氧与甲烷反应制合成气，使氧的膜分离与甲烷部分氧化反应一体化于一