无机膜材料制备研究进展

3.3 二次生长法制备ZSM-5沸石膜
Trimer－TPA
TPA
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Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2003), 456-460
3.4 其他进展
➢ 光催化沉积制备Pd膜； ➢ 分子自组装制备沸石膜； ➢ 相转化与烧结联用制备混合导体陶瓷
中空纤维膜
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4. 无机膜制备技术的研究目标
• 沸石膜——超薄、定向沸石膜的合成； • Pd膜 ——超薄的、高温下稳定的Pd
膜的合成； • 透氧膜——高透氧量、高稳定性、高
机械强度的透氧膜的合成； • 陶瓷膜——复合陶瓷膜的制备
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谢 谢 大 家！
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参考文献
2.4 化学镀+CVD制备Pd膜
Electroless plating
0.228 565
Electroless plating +CVD
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Jianhua Tong et al, J. Membr. Sci., 2005, in press
3.1 沸石分子筛膜
✓孔径均一 ✓直孔道 ✓耐高温
Seminar І
无机膜材料制备研究进展
报告人: 于 睿 导 师: 李 灿 院士
2005.11.7 可—编—辑pSpttate Key Laboratory of Catalysis1, DICP
1.1 无机膜材料概述——定义与分类
• 定义 无机膜是指用无机材料如金属、金属氧化物、陶瓷、 多孔玻璃和沸石等制成的半透膜。
•传统卷轧
优点
•物理气相沉设积备简单；成本低；沉积均匀；
•化学气相沉积
•电镀 容易覆盖大表面和复杂形状载体.
•反喷应雾热方解程式
阴极 反应 N2： H44OH N24H 2O4e 阳极反 2P应 d2： 4e2P0d
总反应 2P： d2N2H44OH 2P0dN24H 2O
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2.1化学镀Pd-Ag膜
2. Hydrothermal growth of ZSM-5 films/silica/ α-alumina
Hydrothermal
precursor
Trimer-TPA-grown-films
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Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2003), 456-460
3.3 二次生长法机理
1994年， Tsapatsis 提出二次生长法。
Zeolite membrane Support
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3.3 二次生长法制备ZSM-5沸石膜
1. Hydrothermal growth of ZSM-5 crystals (TPA— shape modifiers)
Electroless plating
Pd / PSS (PSS——porous staFra Baidu biblioteknless steel)
Pd-Cu / PSS
可编辑ppt Yi Hua Ma, et al, U. S. Patent 61562987, 2000
Yi Hua Ma, et al, Ind.Eng.Chem.Res., 2004,43,2936
1991年，Uemiya利用化学镀制备Pd-Ag合金膜.
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5
Uemiya, et al, J.Membr.Sci., 56(1991)303
2.3 化学镀Pd-Cu膜
In-situ oxidation
activation
bare PSS
oxidized PSS
oxidized and activated PSS
TiO2膜 分子筛膜可编（辑包pp括t 碳分子筛膜）
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1.2 无机膜材料的制备方法
固态粒子烧结法 溶胶-凝胶法 物理气相沉积 化学气相沉积
阳极氧化法 相分离-沥滤法
热分解法 水热法
二次生长法 化学镀
微波合成法 电镀
溅射沉积 光催化沉积 喷雾-热解法
…
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2.1 Pd合金膜制备方法
• 化学镀
1. Uemiya, et al, J.Membr.Sci., 56(1991)303 2. Yi Hua Ma, et al, U. S. Patent 6152987, 2000 3. Yi Hua Ma, et al, Ind.Eng.Chem.Res.2004.43.2936 4. Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2003), 456-460 5. Michael Freemantle, Chemical&Engineering News,83,40,(2005),49-57 6. Xiaoyao Tan et al, AICHE J., 2005, 51, 1991 7. 吴立群, 南京化工大学学报, 22, 5, 2000 8. 王学松《现代膜技术及其应用指南》 9. 黄仲涛《无机膜技术及其应用》
Three dimensional structure of MFI-type zeolite
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3.2 沸石分子筛膜的制备方法
• 二次生长法
• 原位水热合成法 • 溶胶-凝胶法 • 化学蒸汽相法 • 微波加热法 • 自组装法
优点
✓膜厚可控
✓取向可控
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Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2003), 456-460
2.3 化学镀Pd-Cu膜
PSS Pd-Cu membrane
Oxide barrier ✓350~450℃下稳定 >6000h
✓450℃下，H2 维持较高渗透速率 >500h
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Yi Hua Ma, et al, U. S. Patent 61572987, 2000
Yi Hua Ma, et al, Ind.Eng.Chem.Res.2004.43.2936
• 分类 无机膜
致密膜 多孔膜
致密金属膜 Pd及及Pd合金膜 Ag及Ag合金膜
致密的固体电解质膜 氧化锆膜 复合固体氧化物膜
致密的“液体充实固定化”多孔负载膜
动态原位形成的致密膜
多孔不锈钢膜 多孔金属膜 多孔Ti膜，多孔Ni膜
多孔Ag膜，多孔Pd膜
多孔陶瓷膜
Al2O3膜 SiO2膜 多孔玻璃膜
ZrO2膜
C
BTrimer-TPA-grown-crystals
LRTEM
HRTEM
3.8
2.4 1.4 0.5
TPA Dimer-TPA Trimer-TPA
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Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2003), 456-460
3.3 二次生长法制备ZSM-5沸石膜