膜催化研究II. 多孔无要膜的制备与表征及其反应器对甲醇脱氢反应的促进作用

采用溶胶-凝胶法制备了多孔氧化铝膜, 并通过DSC、TGA、SEM、N~2吸附和气体透过率测定等手段, 对膜的性能进行了表征。结果表明, 用这种方法制备的多孔氧化铝膜是一种均匀无裂痕和具有较窄孔径分布(约4nm)的膜材料。将此多孔氧化铝膜制成膜反应器后, 用于甲醇催化脱氢制甲醛的反应, 发现甲醇转化率比常规反应器有较大幅度的提高。同时首次尝试采用溶胶-凝胶法将催化活性组分直接负载到多孔氧化铝膜上, 从而得到了一种具有催化活性的多孔膜, 并考察了它的反应活性。文中对由这两种多孔膜及钯/陶瓷复合膜制成的反应器的特点进行了比较。     

膜催化研究 Ⅱ.多孔无机膜的制备与表征及其反应器对甲醇脱氢反应的促进作用

采用溶胶-凝胶法制备了多孔氧化铝膜,并通过DSC、TGA、SEM、N_2吸附和气体透过率测定等手段,对膜的性能进行了表征.结果表明,用这种方法制备的多孔氧化铝膜是一种均匀无裂痕和具有较窄孔径分布(约4nm)的膜材料.将此多孔氧化铝膜制成膜反应器后,用于甲醇催化脱氢制甲醛的反应,发现甲醇转化率比常规反应器有较大幅度的提高.同时首次尝试采用溶胶-凝胶法将催化活性组分直接负载到多孔氧化铝膜上,从而得到了一种具有催化活性的多孔膜,并考察了它的反应活性.文中对由这两种多孔膜及钯/陶瓷复合膜制成的反应器的特点进行了比较.     

多孔无机膜反应器催化甲醇脱氢反应

多孔无机膜反应器催化甲醇脱氢反应膜催化反应是近年来发展的一个热点。通过膜的选择性透过，在反应过程中将反应产物不断分离，可以提高反应的平衡转化率。目前研究较为普遍的是各类无机膜反应器。复旦大学化学系的吴惊涛和邓景发利用溶胶。凝胶法制成多孔氧化铝膜（孔径...     

非对称性微孔复合陶瓷膜制备技术研究

采用压制-烧结法制备多孔氧化铝陶瓷片,并采用溶胶-凝胶法在多孔氧化铝陶瓷载体上依次沉积孔径逐渐减小的氧化铝陶瓷膜、氧化锆陶瓷膜和氧化钛陶瓷膜,从而得到具有非对称性结构的多孔复合陶瓷膜。采用压制-烧结法,将粉末造粒、压制、干燥,然后烧结,可分别得到平均孔径大约为2μm,6μm,10μm的多孔陶瓷片,该多孔陶瓷片的开口孔隙率大于40%,断裂强度大于50N。以此陶瓷片作载体,经溶胶-凝胶法多次涂敷不同的溶胶,可分别得到孔径大约为200nm,400nm和600nm,厚度大约为40μm的多孔复合陶瓷膜。此多孔复合膜可作为气体及液体的过滤材料,也可以作为钯合金膜的支撑体。     

TiO2负载膜的制备、表征及光催化性能

采用溶胶－凝胶法制备了ＴｉＯ２纳米浸渍 法将其负载于颗粒形活性炭的表面制成ＴｉＯ２负载,利用ＳＥＭ,ＥＤＳ和ＸＲＤ等手段对膜的形貌、均匀性及晶型等进行了表征,并通过甲基橙水溶液的光催化降解反应考察了该负载膜的光催化活性。     

担载多孔Al2O3膜的制备和表征

研究了溶胶—凝胶法在多孔陶瓷载体上制备多孔Al_2O_3膜的工艺条件,发现在孔径为1.1～1.6μm的多孔陶瓷载体上必须经过多次重复浸渍—干燥—焙烧过程,才能制备出担载均匀的多孔A1_2O_3膜,不过对溶胶和多孔陶瓷载体进行适当的化学改性后,能够减少重复以上过程的次数。用BET法和透气实验对Al_O_3膜的孔径大小和透气性能进行了表征。     

甲烷直接氧化制甲醇：Ⅱ.催化膜反应器（CMR）

采用溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）法制备了微孔结构均匀的“ＳｉＯ２／陶瓷”膜和“Ｍｏ－Ｃｏ－Ｏ／ＳｉＯ２／陶瓷”催化功能膜，并用ＸＲＤ、ＳＥＭ和孔径测定等技术进行了表征。在常压，５００～７００℃的条件下，在催化膜反应器（ＣＭＲ）中考察了甲烷氧化制甲醇的反应。在相似的反应条件下（转化率为１．０％），用ＣＭＲ（甲醇选择性１?．２％）可获得较固定床反应器（甲醇选择性４．５％）高得多的甲醇选择性。     

超薄硅溶胶-凝胶修饰膜的制备与表征

报道了一种制备硅溶胶－凝胶膜（sol-gel)的新方法。通过对形成溶胶和凝胶化过程的控制，获得了制备超薄溶胶－凝胶膜的最佳条件，并对膜的性质进行了一系列表征。实验表明，所得溶胶－凝胶膜具有良好的结构特征。采用光度法、电化学方法可有效地对膜的厚度进行表征。     

担载多孔Al_2O_3膜的制备

研究了溶胶－凝胶法在多孔陶瓷载体上制备多孔Ａｌ２Ｏ３膜的工艺条件。发现在孔直径为１．１和１．６ｕｍ的多孔陶瓷载体上必须经过多次重复浸渍干燥－焙烧过程，才能制备出担载均匀的多孔Ａｌ２Ｏ３膜。对溶胶和多孔陶瓷载体进行适当的化学改性后，能够减少浸渍－干燥－焙烧过程重复的次数。对Ａｌ２Ｏ３膜的孔径大小和透气性能进行了表征。     

γ—氧化铝膜的表面酸碱性

研究了氧化铝膜的表面酸碱性,发现采用溶胶－凝胶法制备的氧化铝膜的表面酸碱性受膜的择优取向性的影响;焙烧温度越高,形成的氧化铝膜的（110）面择优取向性越强,氧化铝膜表面呈碱性OH基团密度越大,碱量越大;而γ-氧化铝膜表面酸性OH基团密度越小,酸量越少。经700℃焙烧形成的氧化铝膜表面,双碱性OH基团为主,对酸性气体有良好的选择吸附性。含25％（体积分数）CO2／N2混合气体经700℃焙烧一 γ－氧化铝膜分离后,混合气中的CO2浓度降为0.7％。     

用模板法制备TiO2纳米线阵列膜及光催化性能的研究

用溶胶-凝胶技术在多孔阳极氧化铝模板的有序微孔内制备了高度取向的TiO2纳米线阵列膜光催化剂.用XRD,AFM和SEM等手段对样品进行了表征.结果表明,TiO2纳米线阵列膜晶型为锐钛矿,从AFM图像中可以看出TiO2纳米线线径分布均匀一致,取向性极好,直径与AAO模板的孔径大小一致.以其对吖啶橙的降解效果作为评价光催化活性的标准,与相同条件下制备的TiO2/玻璃膜相比,TiO2纳米线阵列膜具有很好的催化活性.     

甲烷直接氧化制甲醇Ⅱ．催化膜反应器（CMR）

采用溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）法制备了微孔结构均匀的“ＳｉＯ＿２／陶瓷”膜和“Ｍｏ－Ｃｏ－·Ｏ／ＳｉＯ＿２／陶瓷”催化功能膜，并用ＸＲＤ、ＳＥＭ和孔径测定等技术进行了表征。在常压、５００～７００℃的条件下，在催化膜反应器（ＣＭＲ）中考察了甲烷氧化制甲醇的反应。在相似的反应条件下（转化率为１．０％），用ＣＭＲ（甲醇选择性１１．２％）可获得较固定床反应器（甲醇选择性４．５％）高得多的甲醇选择性。     

溶胶—凝胶法制备负载型TiO2膜的研究

本研究采用溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）法制备了负载型ＴｉＯ２膜，并采用ＳＥＭ、压汞等实验手段对Ｔｉ（ＯＨ）４溶胶和ＴｉＯ２膜进行了表征。实验表明：Ｔｉ（ＯＨ）４溶胶制备过程中Ｈ２Ｏ／Ｔｉ＾４＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ／Ｔｉ＾４＋的比值，溶胶在支承管上浸涂的时间、次数以及凝胶煅烧升温速度和煅烧温度均是制备负载型ＴｉＯ２膜的重要因素。最终制得一种无裂纹、２０μｍ厚、孔径分布在５０￣３００ｎｍ之间的负载型ＴｉＯ２     

复合介孔二氧化硅膜的制备及应用

复合介孔二氧化硅膜是近十年来发展起来的一种具有独特孔中孔结构的新型膜材料。该材料以多孔膜（无机多孔膜或者有机多孔膜）为硬模板,以表面活性剂为结构导向剂,通过溶胶-凝胶等方法将介孔二氧化硅材料组装在多孔膜的孔道中制备而成。由于其具有不同于传统介孔二氧化硅膜材料的一些独特结构和性能,并在分离、吸附和催化等领域具有广泛的应用前景,引起了人们广泛的关注。本文主要就复合介孔二氧化硅膜的制备方法,特别是近几年内其在纳滤、纳米材料的模板合成、酶的固定、传感器、反应器以及药物释放等方面最新的应用研究进展进行论述,同时对这类新型的复合介孔二氧化硅膜材料在合成和应用方面存在的问题进行了分析和总结,并对其发展前景作了展望。     

无机膜反应器用于正丁烷氧化制顺丁烯二酐的研究(英文)

通过浸渍法在中孔γ－Ａｌ２Ｏ３膜上制备出Ｖ－Ｐ－Ｃｏ－Ｃｅ－Ｏ多组分金属氧化物催化膜,将之应用于非燃料电池型催化膜反应器并研究其可行性及正丁烷制顺丁烯二酐的反应特性。考察了反应温度、空速和吹好气流速对催化活性的影响,对膜反应器的稳定性也进行了简单的测试。实验证明,与固定床相比,膜反应器具有更高的反应转化率和选择性。     

溶胶-凝胶法制备TiO2/玻璃膜和光催化降解玫瑰红B的研究

以Ti(OC4H9)4为原料采用溶胶－凝胶法制备了纳米TiO2／玻璃薄膜光催化剂，用X射线衍射法对催化剂的物相、粒径进行了表征。结果表明，薄膜中TiO2为锐钛矿晶型，粒径15－25nm。用X射线光电子能谱法分析膜的化学组成。磨擦学实验表明，TiO2／玻璃膜具有良好的减磨和抗磨性能。水中染料玫瑰红B的光催化氧化降解实验结果表明，TiO2膜对玫瑰红B玫解有很高的催化活性，其降解反应对时间和浓度均为一级反应，反应速率可用Langmuir-Hinshelwood方程描述。     

碘酸改性溶胶凝胶法制备CuO/CeO2催化剂及富氢条件下催化CO氧化

采用一种碘酸改性的柠檬酸溶胶-凝胶法制备了CuO/CeO₂催化剂, 研究其在富氢气氛中CO优先氧化反应(CO-PROX)的催化活性. 与传统柠檬酸溶胶-凝胶法制备的催化剂相比, 碘酸改性溶胶-凝胶法制备的催化剂活性更好. 程序升温还原、 X射线衍射、 透射电子显微镜和X射线光电子能谱等表征证明该催化剂粒径较小, 表面含有更多的Ce³⁺及还原性氧化铜物种, 有利于提高催化剂的催化活性.     

担载多孔Al2O3

研究了溶胶－凝胶法在多孔陶瓷载体上制备多孔Ａｌ２Ｏ３膜的工艺条件，发现在孔直径为１．１和１．６μｍ的多孔陶瓷载体上必须经过多次重复浸渍－干燥－焙烧过程，才能制备出担载均匀的多孔Ａｌ２Ｏ３膜，对溶胶和多孔陶瓷载体进行适当的化学改性后，能够减少浸渍－干燥－焙烧过程重复的次数，对Ａｌ２Ｏ３膜的孔径大小和透气性能进行了表征。     

甲烷直接氧化制甲醇Ⅲ．反应气吹扫催化膜反应器（RSCMR）

用溶胶－凝胶法制备了“ＳｉＯ＿２／陶瓷”非对称无机膜，并用该膜制备了反应气吹扫催化膜反应器（ＲＳＣＭＲ）装置。在ＲＳＣＭＲ上考察了甲烷一步催化氧化制甲醇反应。结果表明，在研究的范围内，增加氧气或甲烷的浓度和吹扫气的流速（即总的反应气流量）有利于提高甲醇的收率；甲醇在反应条件下的热不稳定性是影响目标反应选择性的重要原因。ＲＳＣＭＲ较膜反应器（ＣＭＲ）系统能更有效地抑制甲醇的热分解，因而可得到较ＣＭＲ更高的甲醇收率。当反应温度为７００℃时，甲醇的收率在ＣＭＲ中为０．５ｇ／ｍ￣２ｈ，在ＲＳＣＭＲ中可达０．９ｇ／ｍ￣２ｈ。     

多孔Pd/α-Al2O3 活性膜上 1,5-环辛二烯选择加氢

利用微乳液及浸渍技术制备了多孔Pd/α-Al2O3催化活性膜.利用透射电镜、扫描电镜和X射线衍射对微乳液中及α-Al2O3陶瓷膜孔结构中纳米Pd颗粒的形貌和分布进行了表征.分析结果表明,通过浸渍技术,微乳液中的纳米Pd颗粒以几百纳米大小的晶体形态均匀负载于陶瓷膜孔中.在"催化接触器"型膜反应器中,以1,5-环辛二烯催化加氢为模型反应,考察了多孔Pd/α-Al2O3膜的活性与选择性,并与Pd-聚丙烯酸(PAA)有机催化膜反应器、悬浮床反应器和固定床反应器中的催化性能进行了比较.结果表明,Pd/α-Al2O3膜反应器的催化活性与目的产物1-环辛烯的选择性远高于Pd-PAA有机膜反应器和固定床反应器.Pd/α-Al2O3膜反应器在强化传质和消除孔内扩散方面效果显著,这与Pd在陶瓷膜孔中的分布及反应物在膜反应器中的高速流动有关.