催化復合陶瓷中空纖維透氧膜與反應器研究.pdf

1、獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得云洼王些太堂或其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學位論文作者簽名：席相卑簽字日期：砩年／月∥日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解丞洼王些塞堂有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)

2、定。特授權(quán)云鎏王些盍堂可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和磁盤。(保密的學位論文在解密后適用本授權(quán)說明)學位論文作者簽名：詹辛f罕簽字日期：為降年／月“El聊躲誨，1砰簽字日期：酬年／月彩日摘要為了提高催化膜反應器中乙烷和乙烯的產(chǎn)率，實驗通過在LSCF中空纖維陶瓷膜內(nèi)外表面涂覆鈣鈦礦材料催化劑及透氧膜層，以期提高甲烷

3、氧化偶聯(lián)反應的催化效果。本實驗主要研究了催化復合陶瓷中空纖維膜反應器在不同條件下如催化劑質(zhì)量和甲烷／空氣比等在甲烷氧化偶聯(lián)反應中的催化反應效果。采用微波輔助的溶膠凝膠燃燒法合成了鈣鈦礦氧化物LSCF基膜材料、SSCF、BSCF透氧材料、SCYb催化劑材料，主要考察了合成條件如甘氨酸／金屬離子摩爾比、總金屬離子濃度和焙燒溫度對納米晶體形成了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的影響，并對合成方案進行了系統(tǒng)的研究和優(yōu)化。文中主要以SSCF合成為例詳細的介紹了材料的制

4、備過程，運用掃描電子顯微鏡(SEM)對合成粉體的形貌和粒度進行表征，運用熱重量差熱分析(TG—DTA)考察了前軀體的穩(wěn)定分解情況，用x射線衍射(XRD)技術(shù)表征了不同合成情況下的結(jié)晶情況。實驗結(jié)果表明，當甘氨酸／金屬離子比例控制在2，初始金屬離子濃度為025mol／L且焙燒溫度在800。C，可以得到純的鈣鈦礦相結(jié)構(gòu)而且符合經(jīng)濟簡便原則。其中，當摩爾分數(shù)高于02的鐵離子部分替換Co離子時，可以顯著的提高鈣鈦礦對二氧化碳的穩(wěn)定性，但同時應該

5、增加焙燒溫度來獲得純的鈣鈦礦相SSCF。相對傳統(tǒng)的燃燒合成方法，利用該方法合成鈣鈦礦氧化物過程可以顯著減少反應時間和對原料的利用。利用‰6Sro4Coo2Feo8036中空纖維膜組裝膜反應器，在反應器內(nèi)進行甲烷氧化偶聯(lián)反應并進行測定。實驗表明在6501050℃范圍內(nèi)，LSCF膜反應器具有較好的C2選擇性和氧滲透速率，但是甲烷轉(zhuǎn)化率較低。為了消耗多余的氧氣，提高反應的催化效果，在膜內(nèi)表面負載SrCeo95Yboos03每(scY)或1wt

6、％NaCl一SrCeo95Ybo05036催化劑，同時在膜內(nèi)表面負載BSCF透氧膜材料。結(jié)果表明，氧滲透速率和甲烷轉(zhuǎn)化率都有明顯的提高，在較大溫度范圍內(nèi)C2收率比無催化劑添加的反應要高。1wt％NaClSrCeo95Ybo0503—6催化劑比SrCeo95Ybo050341(SCY)催化效果更好，這表明NaCI的添加有利于甲烷轉(zhuǎn)化，提高OCM反應的催化活性。在負載催化劑的膜反應中，催化劑的性能決定了膜反應器的性能，而且，當催化劑負載量質(zhì)