无机膜资料制备研讨进展无机膜资料制备研讨进展无机膜资料制备研讨进展无机膜资料制备研讨进展报告人报告人报告人报告人: : : : 于于于于 睿睿睿睿导导导导 师师师师: : : : 李李李李 灿灿灿灿 院士院士院士院士2005.11.72005.11.72005.11.72005.11.7Seminar State Key Laboratory of Catalysis, DICP 定义定义定义定义 无机膜是指用无机资料如金属、金属氧化物、陶瓷、无机膜是指用无机资料如金属、金属氧化物、陶瓷、无机膜是指用无机资料如金属、金属氧化物、陶瓷、无机膜是指用无机资料如金属、金属氧化物、陶瓷、 多孔玻璃和沸石等制成的半透膜。多孔玻璃和沸石等制成的半透膜。多孔玻璃和沸石等制成的半透膜。多孔玻璃和沸石等制成的半透膜。1.1 无机膜资料概述定义与分类复合固体氧化物膜复合固体氧化物膜无机膜无机膜致密膜致密膜多孔膜多孔膜致密金属膜致密金属膜致密的固体电解质膜致密的固体电解质膜致密的致密的“液体充液体充实固定化多孔固定化多孔负载膜膜动态原位构成的致密膜动态原位构成的致密膜Pd及及Pd合金膜合金膜Ag及及Ag合金膜合金膜氧化锆膜氧化锆膜多孔金属膜多孔金属膜多孔陶瓷膜多孔陶瓷膜分子筛膜包括碳分子筛膜分子筛膜包括碳分子筛膜多孔不锈钢膜多孔不锈钢膜多孔多孔Ti膜，多孔膜，多孔Ni膜膜多孔多孔Ag膜，多孔膜，多孔Pd膜膜Al2O3膜膜SiO2膜膜多孔玻璃膜多孔玻璃膜ZrO2膜膜TiO2膜膜 分类分类Pd及及Pd合金膜合金膜分子筛膜分子筛膜1.2 无机膜资料的制备方法水热法水热法水热法水热法热分解法热分解法热分解法热分解法相分别相分别相分别相分别- - - -沥滤法沥滤法沥滤法沥滤法阳极氧化法阳极氧化法阳极氧化法阳极氧化法物理气相堆积物理气相堆积物理气相堆积物理气相堆积溶胶溶胶溶胶溶胶- - - -凝胶法凝胶法凝胶法凝胶法固态粒子烧结法固态粒子烧结法固态粒子烧结法固态粒子烧结法微波合成法微波合成法微波合成法微波合成法电镀电镀溅溅射堆射堆射堆射堆积积光催化堆光催化堆光催化堆光催化堆积积喷雾喷雾- - - -热热解法解法解法解法二次生长法二次生长法二次生长法二次生长法化学镀化学镀化学镀化学镀化学气相堆积化学气相堆积化学气相堆积化学气相堆积2.1 Pd合金膜制备方法化学镀化学镀 传统传统卷卷卷卷轧轧 物理气相堆物理气相堆物理气相堆物理气相堆积积 化学气相堆化学气相堆化学气相堆化学气相堆积积 电镀电镀 喷雾热喷雾热解解解解反响方程式反响方程式反响方程式反响方程式优优点点点点设备简单设备简单；本；本；本；本钱钱低；堆低；堆低；堆低；堆积积均匀；均匀；均匀；均匀；容易覆盖大外表和复容易覆盖大外表和复容易覆盖大外表和复容易覆盖大外表和复杂杂外形外形外形外形载载体体体体. .2.1化学镀Pd-Ag膜Uemiya, et al, J.Membr.Sci., 56(1991)30319911991年，年，UemiyaUemiya利用化学镀制备利用化学镀制备Pd-AgPd-Ag合金膜合金膜. .2.3 2.3 化学化学化学化学镀镀Pd-CuPd-Cu膜膜膜膜In-situ In-situ oxidationoxidationbare PSSoxidized PSSoxidized and activated PSSPd / PSSPd-Cu / PSSElectroless platingElectroless platingYi Hua Ma, et al, U. S. Patent 6152987, 2000Yi Hua Ma, et al, U. S. Patent 6152987, 2000Yi Hua Ma, et al, Ind.Eng.Chem.Res., 2004,43,2936Yi Hua Ma, et al, Ind.Eng.Chem.Res., 2004,43,2936activation(PSSporous stainless steel)PSSOxide barrierPd-Cu membrane2.3 2.3 化学化学化学化学镀镀Pd-CuPd-Cu膜膜膜膜350450下下稳稳定定 6000h450下，下，H2 维维持持较较高浸透速率高浸透速率 500hYi Hua Ma, et al, U. S. Patent 6152987, 2000Yi Hua Ma, et al, U. S. Patent 6152987, 2000Yi Hua Ma, et al, Ind.Eng.Chem.Res.2004.43.2936Yi Hua Ma, et al, Ind.Eng.Chem.Res.2004.43.29362.4 化学镀+CVD制备Pd膜Jianhua Tong et al, J. Membr. Sci., 2005, in press0.228565Electroless platingElectroless platingElectroless plating +CVDElectroless plating +CVD3.1 3.1 沸石分子沸石分子筛筛膜膜孔径均一孔径均一直孔道直孔道耐高温耐高温Three dimensional structure of MFI-type zeolite二次生长法二次生长法原位水热合成法原位水热合成法溶胶溶胶-凝胶法凝胶法化学蒸汽相法化学蒸汽相法微波加热法微波加热法自组装法自组装法3.2 沸石分子筛膜的制备方法Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2003), 456-460优点点膜厚可控膜厚可控取向可控取向可控3.3 二次生长法机理SupportSupportZeolite membraneZeolite membrane19941994年，年， Tsapatsis Tsapatsis 提出二次生长法。提出二次生长法。3.3 二次生长法制备ZSM-5沸石膜Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2003), 456-460BBC CHRTEMLRTEMTrimer-TPA-grown-crystalsTrimer-TPA-grown-crystals1. 1.Hydrothermal growth of ZSM-5 crystals (TPA shape modifiers)Hydrothermal growth of ZSM-5 crystals (TPA shape modifiers)Trimer-TPATrimer-TPADimer-TPADimer-TPATPATPA3.81.42.40.5Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2003), 456-4602. 2.Hydrothermal growth of ZSM-5 films/silica/ -alumina Hydrothermal growth of ZSM-5 films/silica/ -alumina Trimer-TPA-grown-filmsTrimer-TPA-grown-filmsprecursorprecursorHydrothermalHydrothermal3.3 3.3 二次生二次生长长法制法制备备ZSM-5ZSM-5沸石膜沸石膜Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2003), 456-460TPATrimerTrimerTPATPA3.3 二次生长法制备ZSM-5沸石膜3.4 其他进展光催化堆积制备光催化堆积制备Pd膜；膜；分子自组装制备沸石膜；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相转化与烧结联用制备混合导体陶瓷中空纤维膜中空纤维膜4. 无机膜制备技术的研讨目的沸石膜超薄、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谢谢 谢谢 大大 家！家！参考文献1. 1.Uemiya, et al, J.Membr.Sci., 56(1991)303Uemiya, et al, J.Membr.Sci., 56(1991)3032. 2.Yi Hua Ma, et al, U. S. Patent 6152987, 2000Yi Hua Ma, et al, U. S. Patent 6152987, 20003. 3.Yi Hua Ma, et al, Ind.Eng.Chem.Res.2004.43.2936Yi Hua Ma, et al, Ind.Eng.Chem.Res.2004.43.29364. 4.Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2003), 456-460Zhiping Lai, Michael Tsapatsis et al, Science, 300 (2003), 456-4605. 5.Michael Freemantle, Chemical&Engineering News,83,40,(2005),49-57Michael Freemantle, Chemical&Engineering News,83,40,(2005),49-576. 6.Xiaoyao Tan et al, AICHE J., 2005, 51, 1991Xiaoyao Tan et al, AICHE J., 2005, 51, 19917. 7.吴立群吴立群吴立群吴立群, , 南京化工大学学报南京化工大学学报南京化工大学学报南京化工大学学报, 22, 5, 2000, 22, 5, 20008. 8.王学松王学松王学松王学松 9. 9.黄仲涛黄仲涛黄仲涛黄仲涛