多孔γ-Al2O3过渡膜的结构与性能研究

采用溶胶－凝胶技术，在多孔Al2O3载体上制备了一层适合于涂覆分离膜的γ-Al2O3多孔过渡膜。通过XRD与DTA－TG等测试手段研究了γ-Al2O3凝胶膜在热处理过程中的物理化学变化；通过TEM、SEM分析与泡点法研究了多孔膜的微观结构。实验结果表明：实验中制备的γ-Al2O3膜具有择优取向的特点；γ-Al2O3过渡膜的最可几孔径为0．38μm左右，厚度为4μm，薄膜的渗透性能测试结果表明，材料对H2与N2气的最大分离系数α＝3．30。     

中空纤维担载Al2O3-SiO2复合膜的研制

采用溶胶-凝胶法在α-Al2O3中空纤维载体上制备了Al2O3-SiO2复合膜,并对复合膜的制备条件及稳定性进行了研究.利用SEM和EDS对复合膜的微观形貌及化学组成进行了分析.结果表明,所制备的担载复合膜表面完整、无缺陷.气体渗透实验进一步说明,复合膜具有一定的气体选择性,在0.1 MPa下对H2/N2的分离因子为3.03,表明气体通过膜的扩散以Knuen扩散传质为主.用等温氮气吸附实验测定了非担载膜的孔径大小和分布,其比表面积为294.85 m2/g,总孔容为0.28 mL/g,最可几孔径小于3 nm.     

高比表面积介孔γ-Al_2O_3纳米颗粒的制备及其对Cl~-的吸附

在干法室温常压状态下,利用滚压振动磨大批量制备尺度在50~80nm的铝纳米颗粒。铝纳米颗粒在超声波作用下发生水解反应、经干燥、焙烧后制备出具有纳米结构的介孔γ-Al2O3(比表面积高达406.9m2/g)。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和比表面测定(BET)等技术对介孔纳米γ-Al2O3样品进行表征。并取0.2g不同条件下制备的介孔纳米γ-Al2O3,考察其对Cl-的吸附性能。实验结果表明,所制备的介孔纳米γ-Al2O3具有高比表面积、孔径大小均匀和高温稳定性。在焙烧温度为400℃、保温4h的条件下制备的介孔纳米γ-Al2O3对Cl-的吸附效率最高,对Cl-的去除率为14.03%。     

多孔γ-Al2O3过渡膜的结构与性能研究

采用溶胶-凝胶技术,在多孔Al2O3载体上制备了一层适合于涂覆分离膜的γ-Al2O3多孔过渡膜.通过XRD与DTA-TG等测试手段研究了γ-Al2O3凝胶膜在热处理过程中的物理化学变化;通过TEM、SEM分析与泡点法研究了多孔膜的微观结构.实验结果表明:实验中制备的γ-Al2O3膜具有择优取向的特点;γ-Al2O3过渡膜的最可几孔径为0.38μm左右,厚度为4μm.薄膜的渗透性能测试结果表明,材料对H2与N2气的最大分离系数α=3.30.     

La2O3/γ-Al2O3复合产物的浸渍-燃烧法制备及表征

采用浸渍-燃烧法制备了La2O3/γ-Al2O3复合产物,原料为La(NO3)3.6H2O(A.R)、一水合柠檬酸和工业级的拟薄水铝石.以六水合硝酸镧和一水合柠檬酸分别为镧源和燃烧剂,柠檬酸与六水硝酸镧的摩尔比为5∶6左右.将拟薄水铝石研磨成粉末并溶于柠檬酸和镧的配合物溶液中,搅拌至凝胶状,110℃干燥2h,再放入马弗炉中焙烧2 h得到产物.采用XRD、BET、XPS进行分析和表征,结果表明La3+的加入提高了γ-Al2O3的热稳定性,随着样品焙烧温度升高,比表面积下降,孔容、孔径变大.随着La3+的量的增加,样品的比表面积增大,孔径尺寸分布变宽.通过控制La3+加入的量以及焙烧温度,可调控多孔γ-Al2O3粉体的比表面积、孔容、孔径大小及孔径分布.     

MFI型分子筛膜的制备及气体渗透特性

采用原位水热合成和无模板剂二次生长合成的方法,在α-Al2O3基膜上合成了MFI型分子筛膜,用XRD,SEM和气体渗透实验等方法进行表征,表明合成在α-Al2O3基膜的物质为MFI型分子筛.原位合成的分子筛膜,氢/异丁烷的理想分离系数在298K和473K时分别为97和52;二次生长合成的分子筛膜,氢/异丁烷的理想分离系数在298K和473K时分别为497和370,远大于它们Knudsen扩散5.34的比值,表明气体是通过MFI型分子筛的孔道透过.SF6分子动力学直径大于分子筛膜孔径,H2/SF6分离因子远大于Knudsen扩散值,几乎不透过分子筛膜.原位合成分子筛膜的正/异丁烷理想分离系数在298K和473K时分别为24和17;二次生长分子筛膜的正/异丁烷理想分离系数在298K和473K时分别为77和74.气体渗透分离实验结果表明,两种分子筛膜对气体分离是由分子筛分占主导,分子筛膜完整没有缺陷.     

中空纤维担载Al_2O_3-SiO_2复合膜的研制

采用溶胶-凝胶法在α-Al2O3中空纤维载体上制备了Al2O3-SiO2复合膜,并对复合膜的制备条件及稳定性进行了研究.利用SEM和EDS对复合膜的微观形貌及化学组成进行了分析.结果表明,所制备的担载复合膜表面完整、无缺陷.气体渗透实验进一步说明,复合膜具有一定的气体选择性,在0.1 MPa下对H2/N2的分离因子为3.03,表明气体通过膜的扩散以Knuen扩散传质为主.用等温氮气吸附实验测定了非担载膜的孔径大小和分布,其比表面积为294.85 m2/g,总孔容为0.28 mL/g,最可几孔径小于3 nm.     

负载型中孔SiO2-Fe2O3膜的制备与表征

将模板技术和溶胶凝胶法相结合,制备SiO2/K-M复合陶瓷膜管负载型SiO2-Fe2O3膜.采用XRD、SEMI、R、氮吸附和气体渗透性能测试等手段对该膜材料的表面形貌、结构、孔径分布和气体渗透性能进行表征,并探讨了制膜条件对成膜情况的影响.结果表明:SiO2-Fe2O3膜成膜情况良好,过渡层SiO2与SiO2-Fe2O3膜结合紧密;在SiO2-Fe2O3膜中,Fe2O3和SiO2都是以晶体形式存在,Fe2O3已进入SiO2骨架内部,与SiO2发生键合,形成Si-O-Fe结构;Fe2O3-SiO2膜孔径分布集中于4 nm,气体的渗透属于Knudsen扩散控制区;Fe2O3-SiO2膜对HCl/N2和HCl/C2H4的分离因子分别达到2.55和1.81.     

多孔γ-Al2O3金属基整体式催化剂载体的制备与表征

为制备性能优异的非涂覆整体式催化剂载体,通过电化学抛光、阳极氧化法、水合热反应和焙烧制备了工业纯铝基γ-Al2O3整体式催化剂载体,利用掠入射XRD、EDS、BET对多孔γ-Al2O3薄膜进行了晶型、比表面积的评价,并利用光学显微镜、扫描电子显微镜对抛光表面和多孔γ-Al2O3形貌进行了分析和膜厚测量。以高氯酸和无水乙醇的混合溶液作为电解液,电化学抛光了工业纯铝表面。在此基础上进行一次阳极氧化和水合焙烧,工艺条件为电压25 V、电解液为0.3 mol/L硫酸、反应温度15℃、反应时间4.0 h、阴阳极间距4 cm、搅拌速率中速,水合温度95℃、水合时间1.5 h,焙烧温度550℃、焙烧时间4 h。所制备的多孔γ-Al2O3整体式催化剂载体的比表面积高达214.86 m2/g,孔径分布均匀。通过正交试验确定了最佳电压、电解液浓度、反应时间和温度,有效避免了金属基“烧穿”现象,所制备的多孔γ-Al2O3薄膜比表面积高,并克服了传统整体式催化剂载体涂层和活性组分易从载体上脱落的缺点。     

改性γ-Al_2O_3纳米颗粒的制备

在由机械研磨2 h的Al粉经超声波作用下发生水解反应、干燥、焙烧后制备Al2O3的过程中,用蔗糖、研磨13 h的Zn粉和Ag+分别作为辅助剂制得具有高比表面积的γ-Al2O3,并考察改性后对γ-Al2O3织构的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和比表面测定(BET)等技术对介孔纳米γ-Al2O3样品进行表征。结果表明,γ-Al2O3不但具有高的比表面积,而且孔径分布较为集中。通过改变蔗糖的用量、Zn粉纳米颗粒和Ag+,在一定程度上对γ-Al2O3的比表面积和孔结构等进行调控。     

硼掺杂的γ-Al2O3催化膜的制备及其热稳定性的研究

在勃姆石AIOOH溶胶中引入一定量的H2BO3溶液,经不同温度的热处理,,制成不同硼掺杂含量的无支撑的γ－Al2O3催化膜,用XRD,BET分别对膜的晶相和膜的微孔结构,包括比表面积,孔径和孔容进行了研究,结果发现,随着硼含量的增加,在低温下,膜的比表面积和孔容都不断增加,而对孔径的影响不大,经1200度处理后,未掺杂硼的膜的比表面积,孔径和孔容分别为5．4m2/g,49nm和0．063cm2/g,而经掺杂16％摩尔硼的膜的比表面积,孔径和孔容分别为35m2/g,13nm和0．225cm3/g,这说明硼的掺杂对γ-Al2O3膜的热稳定性有很好的改善作用。     

钾离子筛膜的合成

预先在孔径为1.0 μm的管状α-Al2O3表面引入钾离子筛晶种,再采用二次水热合成法,以正丁胺为模板剂在涂有晶种的α-Al2O3支撑体外表面合成钾离子筛膜,并利用XRD、SEM对其进行表征和单一气体渗透测试.结果表明,合成的膜为钾离子筛膜;筛膜表面连续致密,膜厚度约为10 μm;室温条件下,单一气体H2/N2的理想分离因数达到3.61,接近H2/N2的Knudsen扩散比值3.74,说明所合成的筛膜具有良好的选择分离性能.     

退火温度对多孔阳极氧化铝膜形貌的影响

采用二次阳极氧化法制备了有序的氧化铝膜,于800℃、900℃和1000℃对氧化铝膜进行退火处理,经X射线衍射检测发现,其晶相结构由γ-Al2O3向θ-Al2O3结构转变,而且由于相变不彻底导致多晶相结构并存。比较了3种不同的退火温度对氧化铝膜表面有序孔的影响,提出了对于内嵌入氧化铝膜的前驱体材料的退火条件,即退火温度不宜太高,退火时间不宜太长。     

复合二氧化钛膜的研制

用溶胶 -凝胶法在多孔α -Al2 O3陶瓷衬底上制备了TiO2 微孔膜 ,经激光光散射仪、X -射线衍射仪、扫描电子显微镜、孔率计等对胶粒的大小、膜的结构、形貌和孔径分布等进行了表征 ,发现在孔直径为 0 .5μm的多孔载体上经浸渍 -干燥 -焙烧过程 ,能制得对牛血清白蛋白 (BSA)有 73.5%～ 92 .7%截留率、通量在 0 .2MPa压差下约 52L/(m2 ·h)的超滤膜 .     

定向聚合制备硅分子筛复合膜

研制出一种高强度、高选择透过性的硅分子筛复合膜 .这种膜的最大特点 ,是其表面分离层是由定向聚合制得的硅树脂膜裂解制成 .由于这种硅树脂的大分子呈规则排列 ,因而导致最终裂解膜的孔径分布极窄 ,膜选择透过性能较大幅度提高 .这种膜对气体的渗透系数约为1 0 3Barrer(1Barrer =7.6× 1 0 - 8cm3·cm/cm2 ·s·MPa) ,H2 /N2 分离因子可达 90 ,其选择透过性能远优于常规的有机膜和无机膜 ,也优于常规碳分子筛膜和硅分子筛膜 .这种膜以多孔陶瓷为支撑体制成复合膜 ,因而具有较高的强度 .     

酚醛基非支撑介孔炭膜的软模板法制备与表征

以酚醛树脂为碳前驱体,两亲嵌段共聚物F127为软模板,在碱-酸体系条件下合成非支撑介孔炭膜。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、低温氮气吸附-脱附和气体分离测试对炭膜的形貌、孔结构以及气体分离性能进行了测试和表征。结果表明,通过改变软模板剂F127的用量和炭化温度可以实现对炭膜孔结构的控制制备。随着F127与苯酚质量比的增大,炭膜的比表面积、总孔容以及平均孔径呈先增大后减小的趋势;在质量比为1.06时,比表面积达467 m2/g,介孔率为31.3%。随炭化温度由600℃升高至800℃时,炭膜的孔结构由无规则的蠕虫状孔结构转变成丰富的二维六方孔道结构。炭膜厚度约300μm,对CO2和N2具有良好的分离性能,CO2/N2分离系数可达2.53。     

γ-Al2O3载体研究进展

氧化铝催化剂载体领域中,γ-Al2O3应用最为广泛.综述了γ-Al2O3载体的主要研究方向方面的进展:制备工艺低成本化、孔结构控制、提高载体稳定性和制备超细γ-Al2O3,并指出结合制备方法的改善,开发出大比表面积、适宜孔径分布及热稳定性和抗水合性良好的γ-Al2O3载体,同时发展纳米γ-Al2O3以满足实际生产的需要.     

低模板剂法合成Silicalite-1沸石膜及其气体渗透性能研究

在较低的模板剂浓度下,采用二次生长法在大孔(孔径约4～6μm)α-Al2O3载体上合成Silicalite-1沸石膜,并采用x射线衍射法、扫描电子显微镜及不同温度下单组分气体渗透实验对所合成的沸石膜进行表征.结果表明,合成的是典型的Slicalite-1沸石膜,无其他杂质形成;制备的沸石膜连续、互生、致密,没有明显的缺陷.在40℃下H2的渗透速率为4.47×10-7 mol/(m2·s·Pa),H2/SF6的理想分离系数44,远高于其KnudSen扩散系数8.54.在40～200℃之间,H2/SF6的理想分离系数曲线呈V型,H2的渗透速率几乎不变,N2的渗透速率随温度升高略下降.     

ISG工艺合成γ-Al2O3多孔膜

采用ISG(Inorganic Sol-gel)工艺的浸渍涂覆技术制备γ-Al2O3多孔膜,探讨了薄膜的制备条件及影响因素,重点研究了浸渍提拉技术中提拉速度、浸渍时间、涂覆次数与成膜速度的关系,同时通过微波超声清洗考察了薄膜的附着力;用XRD图谱鉴定了薄膜的物质相并通过BET测试对薄膜的孔分布进行了分析表征,利用SEM对煅烧后的γ-Al2O3多孔晶化膜进行了微观结构观察.实验结果表明,溶胶呈现非牛顿流体特征;薄膜制备过程中提拉速度、浸渍时间、涂覆次数对膜厚的影响呈现明显的规律性;通过超声清洗前后的称重表明薄膜的附着力很好;XRD图谱表征了制备的Al2O3薄膜为γ相;SEM观察和BET测试都表明薄膜为具有60nm以下的微孔膜.     

Al2O3-SiO2复合膜的制备与结构表征

以异丙醇铝和正硅酸乙酯为主要原料,用溶胶-凝胶法制备无支撑体Al2O3-SiO2复合膜.应用XRD、DTA-TGA、IR、BET等测试手段对复合膜的物相组成、热稳定性、孔结构进行表征.并且讨论了化学组成和煅烧温度对复合膜孔结构的影响.研究结果表明550℃煅烧10h的复合膜物相组成为无定形的SiO2和γ-Al2O3晶体,粒度大小在2～4nm之间;化学组成为Al2O3/SiO2=32的复合膜在不同煅烧温度时,400℃煅烧的物相为γ-AlOOH和γ-Al2O3,550～1150℃煅烧的物相为γ-Al2O3,1220℃煅烧的物相为γ-Al2O3和α-Al2O3,1300℃煅烧的物相为莫来石相和α-Al2O3;化学组成不同的复合膜主要是由Al-O网络和Si-O网络构成,没有形成Al-O-Si网络结构;复合膜具有良好的热稳定性;化学组成和煅烧温度对复合膜的孔结构有一定的影响.