一种Pd/Ag/SiO制造技术

本发明专利技术公开了一种Pd/Ag/SiO

【技术实现步骤摘要】
一种Pd/Ag/SiO2复合膜的制备方法
本专利技术属于气体分离
，涉及一种Pd/Ag/SiO2复合膜的制备方法。
技术介绍
氢气是一种高效而无污染的清洁能源，是未来能源发展的一个重要方向。但氢气不是一次能源，必须从其他方式制取。CO2是一种排放量最大的温室气体，是温室效应气体削减与控制的重点。CO2的主要排放源是化石燃料的使用，尤其是煤的燃烧使用。目前国际上甚至提出了将污染严重的煤高效、集中地转化为洁净的氢气进行燃烧，即煤气化制氢，将分离出的H2进行利用，而将高浓度的CO2运输到指定地点进行储存，以减少温室效应气体CO2的排放。在煤气化制氢过程中，一般是将煤高压富氧气化变成煤气(H2+CO)，随后将CO转换成CO2，然后将H2从CO2中分离。因此，从混和气(H2+CO2)中分离出氢气是获得高纯氢气的一个重要且关键环节。另外，还有众多化工厂和冶炼厂的尾气中含有大量氢气，将其分离出来进行利用，对于环境保护和资源的可持续性发展具有重要意义。膜分离技术是提纯H2的有效方法。近年来，对于H2分离用无机膜的研究，主要集中在钯(Pd)及其合金膜、非钯合金膜、沸石膜、分子筛炭膜以及无定形SiO2膜上。其中，SiO2膜被认为是最能接近工业应用，研究最为广泛。然而，普通SiO2膜水汽稳定性较差，在潮湿环境中长期使用时分离效果会逐渐降低。为此，国内外不少研究者致力于提高SiO2膜疏水性的研究，但发现这些方法虽然可以在不同程度上提高膜的水汽稳定性，但往往不能同时兼顾H2渗透速率和H2/CO2分离效率两项指标，气体选择性好的膜往往渗透速率较低。金属钯对氢气分子具有特殊作用，但易受到其他有毒气体如CO、H2S等的毒害而使性能变低。对于溶胶-凝胶法制备的普通SiO2膜来说，其传质机制一般为努森扩散、分子筛分或努森扩散+分子筛分，单纯的一种方法改性，水汽稳定性和气体渗透速率及分离因子提高的程度有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种Pd/Ag/SiO2复合膜的制备方法，解决了现有技术中存在的普通SiO2膜水汽稳定性和气体渗透速率及分离因子很难同时提高的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种Pd/Ag/SiO2复合膜的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、配制0.6-0.9mol/L的Pd(NO3)2·2H2O溶液；步骤2、配制1-1.5mol/L的AgNO3溶液；步骤3、制备SiO2溶胶；步骤4、将步骤1得到的Pd(NO3)2·2H2O溶液、步骤2得到的AgNO3溶液以及无水乙醇混合得到混合液1，向步骤3得到的SiO2溶胶中加入混合液1，搅拌40-60min，得到Pd/Ag/SiO2溶胶；步骤5、以多孔陶瓷为支撑体，采用浸渍法将Pd/Ag/SiO2溶胶涂覆在支撑体表面，浸涂4-10s，室温干燥3-6h后，焙烧；步骤6、将步骤5重复1-5次，即可得到Pd/Ag/SiO2复合膜。本专利技术的特点还在于：步骤1具体为，向HNO3溶液中加入Pd(NO3)2·2H2O粉末，在20-60℃下搅拌2-8h，使其充分溶解，得到Pd(NO3)2·2H2O溶液。HNO3溶液的浓度为3.0-3.8mol/L。步骤3具体包括以下步骤：步骤3.1、称取摩尔比为1：3.5-10：4-8：1.5-3：0.04-0.10的正硅酸乙酯、无水乙醇、水、N，N-二甲基甲酰胺和HNO3溶液；步骤3.2、将步骤3.1称取的正硅酸乙酯、无水乙醇、N，N-二甲基甲酰胺混合，搅拌60-80min使得充分混合为均相溶液，置于冰水混合物中；步骤3.3、将步骤3.1称取的水与HNO3溶液混合，并加入到步骤3.2得到的均相溶液，搅拌均匀，在50-75℃下搅拌回流2-5h后冷却至室温，得到SiO2溶胶。步骤3具体包括以下步骤：步骤3.1、称取摩尔比为1：0.3-0.5：5-10：4.6-6.0：2.5-5：0.04-0.10的正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷、无水乙醇、水、N，N-二甲基甲酰胺和HNO3溶液；步骤3.2、将步骤3.1称取的正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷、无水乙醇、N，N-二甲基甲酰胺混合，搅拌60-80min使得充分混合为均相溶液，置于冰水混合物中；步骤3.3、将步骤3.1称取的水与HNO3溶液混合，并加入到步骤3.2得到的均相溶液，搅拌均匀，在50-75℃下搅拌回流2-5h后冷却至室温，得到甲基化改性SiO2溶胶。步骤3具体包括以下步骤：步骤3.1、称取摩尔比为1：0.6-1.0：6.0-12.0：7.0-9.0：3-5：0.04-0.12的正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、无水乙醇、水、N，N-二甲基甲酰胺和HNO3溶液；步骤3.2、将步骤3.1称取的正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、无水乙醇、N，N-二甲基甲酰胺混合，搅拌60-80min使得充分混合为均相溶液，置于冰水混合物中；步骤3.3、将步骤3.1称取的水与HNO3溶液混合，并加入到步骤3.2得到的均相溶液，搅拌均匀，在50-75℃下搅拌回流2-5h后冷却至室温，得到甲基化改性SiO2溶胶。步骤3.1中HNO3溶液的浓度为1.5-2.0mol/L。步骤4中Pd(NO3)2·2H2O与AgNO3的摩尔比为1：9-9：1，Pd(NO3)2·2H2O和AgNO3的摩尔之和与正硅酸乙酯的摩尔比为0.03-0.15：1。步骤4中Pd(NO3)2·2H2O、AgNO3溶液和无水乙醇的体积之和为SiO2溶胶体积的2-10倍。步骤5中焙烧是在N2或H2气氛中，首先以0.25℃/min升温至110℃，然后以0.5℃/min升温至240℃，再以1.0℃/min升温至330-400℃，焙烧2-4h，再以1℃/min的速度冷却至室温。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种Pd/Ag/SiO2复合膜的制备方法，在SiO2膜中引入能促进H2传递、提高H2分离选择性和防止氢脆的Pd/Ag合金，同时采用二甲基二乙氧基硅烷(DMDS)或甲基三乙氧基硅烷对亲水性SiO2膜进行甲基化改性，达到在提高SiO2膜水汽稳定性的基础上，同时增大H2的渗透速率和H2/CO2分离因子的目的。附图说明图1是本专利技术制备的亲水性Pd/Ag/SiO2复合膜和普通SiO2膜在200℃和0.35MPa条件下对不同直径气体分子的渗透速率对比图；图2是本专利技术制备的亲水性Pd/Ag/SiO2复合膜和普通SiO2膜在200℃和0.35MPa条件下对不同含氢气体分离因子的对比图；图3是本专利技术制备的亲水性Pd/Ag/SiO2复合膜和普通SiO2膜在200℃和0.35MPa条件下在水汽环境中工作168h前后对不同直径气体分子的渗透速率对比图；图4是本专利技术制备的疏水性Pd/Ag/SiO2复合膜与普通SiO2膜在200℃和0.35MPa条件下对不同直径气体分子的渗透速率对比图；图5是本专利技术制备的疏水性Pd/Ag/SiO2复合膜与普通SiO2膜在200本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Pd/Ag/SiO

【技术特征摘要】
1.一种Pd/Ag/SiO2复合膜的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、配制0.6-0.9mol/L的Pd(NO3)2·2H2O溶液；
步骤2、配制1-1.5mol/L的AgNO3溶液；
步骤3、制备SiO2溶胶；
步骤4、将步骤1得到的Pd(NO3)2·2H2O溶液、步骤2得到的AgNO3溶液以及无水乙醇混合得到混合液1，向步骤3得到的SiO2溶胶中加入混合液1，搅拌40-60min，得到Pd/Ag/SiO2溶胶；
步骤5、以多孔陶瓷为支撑体，采用浸渍法将Pd/Ag/SiO2溶胶涂覆在支撑体表面，浸涂4-10s，室温干燥3-6h后，焙烧；
步骤6、将步骤5重复1-5次，即可得到Pd/Ag/SiO2复合膜。


2.根据权利要求1所述的一种Pd/Ag/SiO2复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1具体为，向HNO3溶液中加入Pd(NO3)2·2H2O粉末，在20-60℃下搅拌2-8h，使其充分溶解，得到Pd(NO3)2·2H2O溶液。


3.根据权利要求2所述的一种Pd/Ag/SiO2复合膜的制备方法，其特征在于，所述HNO3溶液的浓度为3.0-3.8mol/L。


4.根据权利要求1所述的一种Pd/Ag/SiO2复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：
步骤3.1、称取摩尔比为1：3.5-10：4-8：1.5-3：0.04-0.10的正硅酸乙酯、无水乙醇、水、N，N-二甲基甲酰胺和HNO3溶液；
步骤3.2、将步骤3.1称取的正硅酸乙酯、无水乙醇、N，N-二甲基甲酰胺混合，搅拌60-80min使得充分混合为均相溶液，置于冰水混合物中；
步骤3.3、将步骤3.1称取的水与HNO3溶液混合，并加入到步骤3.2得到的均相溶液，搅拌均匀，在50-75℃下搅拌回流2-5h后冷却至室温，得到SiO2溶胶。


5.根据权利要求1所述的一种Pd/Ag/SiO2复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：
步骤3.1、称取摩尔比为1：0.3-0.5：5-10：4.6-6.0：2.5-5：0.04-0.10的正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷、无水乙醇、水、N，N-二甲基甲酰胺和HNO3溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨靖，袁傲，赵亚梅，穆瑞花，
申请(专利权)人：西安工程大学，绍兴市柯桥区西纺纺织产业创新研究院，
类型：发明
国别省市：陕西;61