钯合金膜分离纯化氢同位素的研究进展

钯合金膜因其具有优异的透氢性能及良好的化学和热稳定性,已被广泛应用于氢同位素的分离纯化领域。而PdAg和PdY合金膜在众多钯合金膜中透氢性能出色备受关注。本文比较了PdAg、PdY等多元钯合金膜的透氢性能及抗中毒情况,总结了PdAg复合膜的制备方法及透氢选择性,重点介绍了钯合金膜分离氢同位素的研究进展,并对钯合金膜的未来研究方向进行展望。     

透氢钯复合膜的原理、制备及表征

钯及其合金膜由于具有透氢性好和耐高温的特点,除了用作氢气分离和纯化器外,还可以用作脱氢、制氢等反应的反应器,以实现反应和分离的一体化,并提高转化率和选择性。本文综述了钯基复合膜的原理、制备及表征,并重点介绍了本研究组的光催化镀膜工艺。     

透氢钯复合膜的原理、制备及表征

钯及其合金膜由于具有透氢性好和耐高温的特点,除了用作氢气分离和纯化器外,还可以用作脱氢、制氢等反应的反应器,以实现反应和分离的一体化,并提高转化率和选择性。本文综述了钯基复合膜的原理、制备及表征,并重点介绍了本研究组的光催化镀膜工艺。     

透氢钯复合膜的原理、制备及表征

钯及其合金膜由于具有透氢性好和耐高温的特点,除了用作氢气分离和纯化器外,还可以用作脱氢、制氢等反应的反应器,以实现反应和分离的一体化,并提高转化率和选择性.本文综述了钯基复合膜的原理、制备及表征,并重点介绍了本研究组的光催化镀膜工艺.     

应用等离子体溅射方法制备钯-银合金复合膜及其膜表征

研究应用等离子体溅射方法制备钯 银合金复合膜 ,并用电子显微镜和高温气体渗透测定来表征膜的质量 .用sol gel方法在工业微滤氧化铝陶瓷膜上沉积纳米孔γ Al2 O3 膜 ,以改善衬底表面的粗糙度 ,降低气相沉积过程中的阴影效应 .以改进钯 银合金膜的气密性为目标来优化等离子体溅射方法的沉积条件 (衬底温度及沉积压力等 ) .典型的钯 银合金复合膜具有氢渗透速率 :0 .0 36× 10 -5 ～ 1.17× 10 -5cm3 /cm2 ·s·Pa ,氢对氮的分离选择性 :5 1.5～ 10 0 0 ,测试条件 :温度为 35 0～ 45 0℃ ,膜两侧压力降为 10 4～ 10 5 Pa     

多孔不锈钢表面的陶瓷修饰及所负载的透氢钯膜

多孔基体负载的钯膜具有优异的透氢性能,可作为氢气分离器应用于产氢、氢气回收、膜催化反应器等.近年来,以多孔不锈钢为基体的钯复合膜得到了快速的发展,该种膜组件具有更好的物理强度、易于密封和安装,因而具有更高的实用性.但多孔不锈钢一般不宜直接用作钯膜基体,需要进行陶瓷修饰.本文分别介绍了多孔不锈钢、陶瓷修饰层与钯膜三个组成部分,其中重点介绍了多孔不锈钢表面的陶瓷修饰这一关键技术环节.     

金属复合膜

本文介绍了金属膜和金属复合膜在加氢和脱氢反应中的应用及金属复合膜的常用制备方法和发展趋势。与非复合的金属膜相比,金属复合膜具有氢透量高、金属用量少和成本低等优点。     

纳米钯膜电极的制备、结构表征和特殊反应性能

用循环伏安方法制备纳米钯膜电极,运用扫描隧道显微镜和原位红外光谱等方法研究其结构和反应性能.STM图像表明,制备的纳米钯膜具有特殊的层状结构,纳米级厚度的层状晶体由直径6nm左右的Pd微晶聚集而成.发现当钯膜厚度为几个纳米时,CO的吸附表现出异常红外效应,即红外谱峰反向和红外吸收显著增强(增强因子可达42.6).纳米钯膜电极对氢的反应也具有特殊的性能,与氢向钯晶格扩散吸收过程相比较,氢吸脱附的表面过程成为主要反应.研究结果还指出,纳米钯膜电极的异常红外效应和对氢反应的特殊性能与钯膜厚度密切关联,并可归结为钯膜材料的纳米尺度效应.     

膜催化研究IV: 钯-氧化铝/陶瓷复合膜

本文在无机氧化铝膜的基础上掺入钯, 用sol-gel法制得钯-氧化铝/陶瓷复合膜, 将该膜用于乙醇脱氢制乙醛反应, 分别考察了反应温度、乙醇进样量以及内管惰性气体吹扫气流对乙醛产率的影响, 并在相同条件下比较了常规反应器及单纯氧化铝膜反应器的结果。实验数据表明, 氧化铝膜中掺入钯后可显著提高乙醛产率。本文测定了该复合膜的H2/Ar分离系数、孔径分布, 并利用电子显微镜、X射线衍射等手段对其进行了表征。     

膜催化研究IV: 钯-氧化铝/陶瓷复合膜

本文在无机氧化铝膜的基础上掺入钯, 用sol-gel法制得钯-氧化铝/陶瓷复合膜, 将该膜用于乙醇脱氢制乙醛反应, 分别考察了反应温度、乙醇进样量以及内管惰性气体吹扫气流对乙醛产率的影响, 并在相同条件下比较了常规反应器及单纯氧化铝膜反应器的结果。实验数据表明, 氧化铝膜中掺入钯后可显著提高乙醛产率。本文测定了该复合膜的H2/Ar分离系数、孔径分布, 并利用电子显微镜、X射线衍射等手段对其进行了表征。     

Study on the variation of morphology and separation behavior of the stainless steel supported membranes at high temperature

Palladium composite membranes were prepared on stainless steel (SUS) supports modified by nickel submicron powder and colloidal silica sols. Permeation tests of the palladium composite membranes were carried out at high temperature in order to observe the thermal stability of the membrane. The palladium composite membrane failed with formation of plenty of pinholes in the presence of hydrogen at high temperature. The failure of the composite membrane was verified by comparing the nitrogen permeance before hydrogen permeation test with that after hydrogen permeation test and comparing the H₂/N₂ selectivity for single gas permeation test with that for mixture gas permeation test. The variation of the membrane surface due to the failure of the membrane was characterized in scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectrometer (EDS) analyses. As a result, it can be concluded that reducible metal oxides can be attributed to the failure of the composite membranes resulting from reduction of the metal oxides by hydrogen whichever position in the membrane the metal oxides are layered.     

Palladium magnetic nanoparticle‐polyethersulfone composite membrane as an efficient and versatile catalytic membrane reactor

Developing polymer catalytic membrane reactors is an aim due to its outstanding advantages. In this paper, a novel catalytic membrane containing palladium‐supported magnetic nanoparticles is introduced. Silica‐iron oxide core shell nanoparticles were first prepared and functionalized by phosphine ionic liquid functionalized poly(ethylene glycol). The modified magnetic nanoparticles were used as support for immobilization of palladium. The final palladium‐immobilized nanoparticles were used as active filler for the preparation of membrane reactor. The prepared membranes were characterized, and their activities were tested in carbon‐carbon bond formation and catalytic reduction. The catalytic membrane showed good performance in the mentioned reactions.     

有机-无机复合质子交换膜的制备与界面特性

有机-无机复合质子交换膜的开发是燃料电池用质子交换膜的一个重要研究方向,本文综述了有机-无机复合质子交换膜的制备方法,分析了两相之间的界面特性,并对这种复合膜的研究前景进行了展望.     

Synthesis and characterization of palladium containing membranes based upon polyacrylic acid

Different methods are described to synthesize a highly porous polymer membrane with fine dispersed metal-nanoparticles. The preparation of the porous catalytic membranes happens by crosslinking of polyacrylic acid dispersions with bifunctional crosslinker in presence of palladium particles. Palladium-nanoparticles, stabilized with the block copolymer polystyrene-block-polyethyleneoxide, can be immobilized in the polymer network in different ways. The polymer/metal network can be prepared in the form of thin flat membranes and dried under retention of the porosity and three-dimensional network structure. Different reduction and preparation methods were applied in order to obtain differences in particle size and distribution of the palladium. The morphology of the material was investigated by scanning electron microscopy. Transmission electron microscopy was employed to show the size and distribution of the metal-nanoparticles in the polymeric matrix. The catalytic activity of the obtained membranes was investigated for the gas phase hydrogenation of cyclohexene and propyne.     

纳米Fe3O4/PVDF磁性复合膜的原位制备及表征

通过膜相渗透原位化学沉积法制备了聚合物基Fe3O4/聚偏氟乙烯（PVDF）磁性纳米复合膜，研究了复合膜制备的适宜条件，采用红外光谱（FT-IR）、差热分析（DSC）、X射线衍射、扫描电镜（SEM）等手段对复合膜的组成、结构进行了表征和分析，通过气体渗透法测定了复合膜的孔径随制备条件的变化情况. FT-IR和XRD图谱结果表明，在基膜中原位生成Fe3O4后不影响基膜PVDF的分子结构；复合膜中的Fe3O4粒子尺寸为68 nm左右，复合膜的磁化率达0.044 cm3•g－1；复合膜的磁化率、平均孔径、最大孔径及孔径分布范围随反应条件的改变而有明显变化.     

基于贻贝仿生化学的分离功能材料

贻贝仿生的表面化学是近年来材料学、化学、生物医学等领域的交叉研究热点。多巴胺可以作为贻贝足丝蛋白(Mfp)超强黏附特性的模型分子,通过复杂的氧化-自聚和组装,形成多种功能的聚多巴胺(PDA)纳米涂层和纳米粒子,在分离膜、吸附材料、生物医用材料、生物黏结剂等领域有着广阔的应用前景。本研究小组近年来持续开展了基于贻贝仿生化学的分离功能材料制备与结构调控的研究工作,率先将多巴胺表面沉积方法应用于多孔分离膜表面的构建与功能化,提出了多巴胺的自聚-沉积过程模型,进而验证了PDA沉积层的纳滤分离特性,建立了一条简单方便的膜表面功能化与纳滤膜制备新途径。本文主要对基于贻贝仿生化学的分离功能材料,特别是分离膜的研究进展进行综述,并对将来的发展趋势进行展望。