催化復(fù)合陶瓷中空纖維透氧膜與反應(yīng)器研究.pdf

1、獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)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(guò)的研究成果，也不包含為獲得云洼王些太堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：席相卑簽字日期：砩年／月∥日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解丞洼王些塞堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)

2、定。特授權(quán)云鎏王些盍堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明)學(xué)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(yīng)器中乙烷和乙烯的產(chǎn)率，實(shí)驗(yàn)通過(guò)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(yīng)的催化效果。本實(shí)驗(yàn)主要研究了催化復(fù)合陶瓷中空纖維膜反應(yīng)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(yīng)中的催化反應(yīng)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L(fēng)SCF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(duì)納米晶體形成了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的影響，并對(duì)合成方案進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和優(yōu)化。文中主要以SSCF合成為例詳細(xì)的介紹了材料的制

4、備過(guò)程，運(yùn)用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)合成粉體的形貌和粒度進(jìn)行表征，運(yùn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)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(jì)簡(jiǎn)便原則。其中，當(dāng)摩爾分?jǐn)?shù)高于02的鐵離子部分替換Co離子時(shí)，可以顯著的提高鈣鈦礦對(duì)二氧化碳的穩(wěn)定性，但同時(shí)應(yīng)該

5、增加焙燒溫度來(lái)獲得純的鈣鈦礦相SSCF。相對(duì)傳統(tǒng)的燃燒合成方法，利用該方法合成鈣鈦礦氧化物過(guò)程可以顯著減少反應(yīng)時(shí)間和對(duì)原料的利用。利用‰6Sro4Coo2Feo8036中空纖維膜組裝膜反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)并進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)表明在6501050℃范圍內(nèi)，LSCF膜反應(yīng)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(yīng)的催化效果，在膜內(nèi)表面負(fù)載SrCeo95Yboos03每(scY)或1wt

6、％NaCl一SrCeo95Ybo05036催化劑，同時(shí)在膜內(nèi)表面負(fù)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(wú)催化劑添加的反應(yīng)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(yīng)的催化活性。在負(fù)載催化劑的膜反應(yīng)中，催化劑的性能決定了膜反應(yīng)器的性能，而且，當(dāng)催化劑負(fù)載量質(zhì)