一种钯膜抗硫抗氯方法技术

本发明专利技术通过在钯膜表面涂覆纳米钯/MoS

Method for resisting sulfur and chlorine of palladium membrane

Palladium nanoparticles are coated on the palladium film surface by /MoS

【技术实现步骤摘要】
一种钯膜抗硫抗氯方法
本专利技术涉及一种钯膜抗硫抗氯方法，在钯膜表面涂覆纳米钯/MoS2组合(或MoS2)的“铠甲层”，有效阻截硫氯污染物(如H2S，HCl)，进而避免钯膜表面受到污染。
技术介绍
钯膜能以溶解扩散的方式选择性透过氢气，因此能用于分离和纯化氢气。钯膜分离氢气的纯度能达到99.999％以上，在石化、半导体、电子等行业都有着非常广泛的用途[S.N.Paglieri,J.D.Way,Innovationsinpalladiummembraneresearch,Sep.Purif.Meth.31(1),1-169,2002.徐恒泳，高效钯膜氢气纯化器及其应用，中国动力工程学会工业气体专业委员会2009年技术论坛论文集]。比如半导体和电子等行业的超高纯氢气(99.99999％)主要是由金属钯管纯化制备的。众所周知，传统的深冷分离或变压吸附分离技术很难得到纯度大于99.999％的氢气。对于贵金属钯管而言，由于其厚度至少在100微米以上，不仅消耗大量的贵金属钯，而且具有很低的透氢量，因此其应用领域受到很大限制。将金属钯膜负载在多孔支撑体的表面，可以制备金属钯复合膜，厚度可以降低到5微米左右，同钯管相比，不仅可以节约昂贵的金属钯用量，还可以获得更大的透氢量。开展高性能金属钯复合膜材料的研究，进而制备高效氢气纯化器，对于开发廉价的氢气分离和纯化新工艺与新技术具有重要意义。钯膜与制氢反应如水气变换或甲烷水蒸气重整相结合，能实现反应和分离一体化，并通过及时移走反应中产生的氢气促使反应平衡向产物生成的方向移动，从而提高反应转化率和选择性[S.N.Paglieri,J.D.Way,Innovationsinpalladiummembraneresearch,Sep.Purif.Meth.31(1),1-169,2002.徐恒泳，高效钯膜氢气纯化器及其应用，中国动力工程学会工业气体专业委员会2009年技术论坛论文集]。目前世界上90％的氢气都是由天然气重整过程制得，该过程主要分为天然气转化、CO/CO2高低变换、变压吸附分离氢气等多个步骤而且重整需要在约850℃的高温下进行，而与钯膜相结合后，能使反应步骤缩短为一步进行，实现氢气的原位分离，并能将反应温度降低到550℃[H.Li,J.A.ZPieterse,J.W.Dijkstra,W.G.Haije,H.Y.Xu,C.Bao,R.W.vandenBrink,D.Jansen,Performancetestofabench-scalemulti-tubularmembranereformer,J.Membr.Sci.,373(1-2),43-52,2011]。传统的天然气水蒸气重整制氢和变压吸附分离氢气具有装置投资和生产成本高的缺点。利用先进的天然气水蒸气重整钯膜反应器，可使装置体积减小1个数量级，装置投资降低40％左右，进而使制氢成本明显降低。在过去的20年里，天然气水蒸气重整钯膜反应器制氢一直是学术界和工业界的研究重点。钯膜材料在氢气制备和纯化领域都有着巨大的市场前景，影响其大规模应用的最主要障碍在于其化学稳定性，如合成气成分CO、CO2等能通过竞争吸附占据钯膜表面活性位而抑制氢的解离，或在钯膜表面产生积碳[H.Li,A.Goldbach,W.Z.Li,H.Y.Xu,PdCformationinultra-thinPdmembranesduringseparationofH2/COmixtures,J.Membr.Sci.,299(1-2),130-137,2007.H.Li,A.Goldbach,W.Z.Li,H.Y.Xu,CO2decompositionoverPdmembranesurfaces,J.Phys.Chem.B,112(39),12182-12184,2008.H.Li,A.Goldbach,W.Z.Li,H.Y.Xu,OnCH4decompositionduringseparationfromH2mixtureswiththinPdmembranes,J.Membr.Sci.,324(1-2),95-101,2008]。另外，钯膜对工业气体中普遍存在的少量硫化氢及氯化氢十分敏感[D.L.McKinley,Metalalloyforhydrogenseparationandpurification,U.S.A.Patent3,350,845(1967).D.J.Edlund,W.A.Pledger,Thermolysisofhydrogensulfideinametal-membranereactor,J.Membr.Sci.77(1993)255-264.F.Braun,J.B.Miller,A.J.Gellman,A.M.Tarditi,B.Fleutot,P.Kondratyuk,L.M.Cornaglia,PdAgAualloywithhighresistancetocorrosionbyH2S,Int.J.HydrogenEnergy,37(2012)18547-18555.O’BrienCP,GellmanAJ,MorrealeBD,MillerJB.ThehydrogenpermeabilityofPd4S.J.Membr.Sci.371(2011)263-267]。在H2S浓度为2-1000ppm和温度为350-827℃范围内，H2S都能在钯膜表面解离生成Pd4S而造成钯膜的失活。另外Pd4S的生成会改变钯膜组成结构，容易在膜面上产生缺陷或裂缝。解决钯膜对硫化氢及氯化氢气氛敏感的问题是能否实现钯膜工业应用的关键。目前文献中抗氯研究较少，最主要的抗硫方式是形成钯合金，包括：(1)形成面心立方晶格(fcc)的PdCu以及PdAu合金。由于能避免金属硫化物的生成，该类合金膜引起了广泛的研究兴趣，但在硫化氢气氛下其透氢量依然迅速下降[T.A.Peters,T.Kaleta,M.Stange,R.Bredesen,HydrogentransportthroughaselectionofthinPd-alloymembranes:membranestability,H2Sinhibition,andfluxrecoveryinhydrogenandsimulatedWGSmixtures,Catal.Today193(2012)8-19].(2)形成PdCu-TM合金,包括体心立方晶格(bcc)的PdCu合金添加第三种金属提高抗硫性能，和面心立方晶格(fcc)的PdCu合金添加第三种金属提高透氢量[P.Kamakoti,D.S.Sholl,Towardsfirstprinciples-basedidentificationofternaryalloysforhydrogenpurificationmembranes,J.Membr.Sci.279(2006)94-99.L.Semidey-Flecha,C.Ling,D.S.Sholl,Detailedfirst-principlesmodelsofhydrogenpermeationthroughPdCu-basedternaryalloys,J.Membr.Sci本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钯膜抗硫抗氯方法，其特征在于：将MoS

【技术特征摘要】
1.一种钯膜抗硫抗氯方法，其特征在于：将MoS2颗粒加入纳米钯悬浮液中或将MoS2颗粒加入去离子水中，均匀混合后制成修饰液，再通过浸渍和煅烧处理程序将修饰液涂覆在钯膜表面，重复浸渍和煅烧程序1次以上，直至得到均匀的覆盖层。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所用的纳米钯悬浮液粒子大小分布在1nm～200nm。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所用的MoS2粒子大小分...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧，徐天莹，唐春华，徐恒泳，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21