一种多通道制造技术

本发明专利技术涉及一种新型的多通道

【技术实现步骤摘要】
一种多通道Co/CM陶瓷催化膜的制备方法


[0001]本专利技术属于陶瓷膜催化
，涉及一种多通道
Co/CM
陶瓷催化膜的制备方法
。

技术介绍

[0002]膜分离和催化反应可以耦合构成催化膜反应器，而催化膜是构成催化膜反应器的核心部件
。
催化膜的特殊之处在于可以将活性组分担载在膜材料上，通过膜分离技术将反应物与产物分离，同时进行催化反应，具有实现物料与催化剂原位分离的优势，从而简化工艺步骤，节约能源
。
催化膜的研制主要集中在膜表面改性和制备方法等方面
。
专利（
CN110841633B
）报道了一种表面改性催化膜的制备方法，即首先对陶瓷膜载体进行二氧化钛改性，然后通过
ALD
在其表面沉积
Pd(hfac)2，再通过
Formalin
（甲醛浓度为
37%
的水溶液，并含有
15%
的甲醇）将前驱体还原为
Pd
，进而制得催化膜，这在一定程度上提高了催化膜的活性和稳定性
。
然而贵金属在反应过程中容易流失，且成本高昂，难以进行大规模应用
。
因此，除了这些贵金属催化剂外，
Co
等非贵金属催化剂也被用于催化反应
。
近年来，
MOFs
作为模板材料制备高孔隙率碳质材料引起了广泛关注
。MOFs
是一种由金属离子和有机配体组装而成的新型有序纳米多孔材料，具有高比表面积
、
有序孔隙结构和孔隙可调性的特点
。
也有报道称，
MOFs
直接碳化
(
不添加碳源
)
可制备
MOFs
衍生金属或金属氧化物
‑
碳复合材料
。
专利（
CN113289666A
）报道了一种催化膜的制备方法，采用浸渍法在陶瓷膜表面原位生长
ZIF
‑
67
，然后在氩气气氛下煅烧，通过咪唑骨架热解产生的还原性气体，将
ZIF
‑
67
中的
Co
2+
原位还原为具有催化活性的
Co0，由于
MOFs
热分解过程中有机配体的碳化，有效地避免了金属纳米粒子的团聚，并且在热解过程中会生成吡咯氮，有效地提高了催化膜的催化活性
。
但是与粉末催化剂相比，催化膜上活性组分的负载量较低，使得单位体积催化效率较低
。
相较于片式膜
、
单通道膜，多通道陶瓷膜孔道结构更为丰富，单位体积内能为活性组分提供更多的负载位点，从而达到提高负载量的目的，能显著提高膜单位体积的催化效率
。
然而，
MOFs
与陶瓷膜的结合制备催化膜仍然是一个挑战，常规方法制备的催化膜单位体积活性中心组分较少，活性组分与膜材料结合力较弱导致催化膜的催化活性较低，使用过程中容易失活，阻碍了催化膜在工业上进行大规模应用的进程
。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对传统催化膜活性较低
、
稳定性较差等问题，提出一种新型的多通道
Co/CM
陶瓷催化膜的制备方法
。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术是采用下述的技术方案实现的：一种新型的多通道
Co/CM
陶瓷催化膜的制备方法，具体步骤如下
。
[0005]步骤一：将2‑
甲基咪唑溶于甲醇中，搅拌至溶液澄清透明，得到溶液
A。
[0006]步骤二：将六水合硝酸钴溶于甲醇中，搅拌至溶液澄清透明，得到溶液
B。
[0007]步骤三：将溶液
A
先充满膜通道，在蠕动泵的作用下，迫使通道内的溶液
A
强制流过多通道陶瓷膜的膜孔，再流出膜管，设计管路使得溶液
A
能够在蠕动泵的作用下进行循环使
用，溶液
A
强制性流通时间持续一小时后，将溶液
A
排出，更换溶液
B
重复上述操作，交替通入至少两次
。
[0008]步骤四：溶液
A
和溶液
B
排出后，将甲醇强制流过洗涤膜管表面和膜孔，洗涤完成后将膜管取出后烘干，得到多通道
ZIF
‑
67/CM
陶瓷膜
。
[0009]步骤五：将
ZIF
‑
67/CM
陶瓷膜煅烧，得到多通道
Co/CM
陶瓷催化膜
。
[0010]步骤六：用乙醇水溶液强制流通冲洗膜孔一段时间，将负载不牢固的活性组分冲掉，得到性能稳定的多通道
Co/CM
陶瓷催化膜
。
[0011]作为优选，步骤一所配制的溶液
A
中2‑
甲基咪唑的浓度为
0.32
‑
0.64mol/L。
[0012]作为优选，步骤二所配制的溶液
B
中六水合硝酸钴的浓度为
0.04
‑
0.08mol/L。
[0013]作为优选，步骤三中强制流通过程通过水浴保温，水浴温度为
25
‑
45℃
，优先通入溶液
A
进行溶液交替循环，溶液
A
和溶液
B
交替强制循环流动总时间为4‑
6h
，多通道陶瓷膜材质为氧化铝或氧化锆，通道数为7‑
61
，孔径
200
‑
5000nm。
[0014]作为优选，步骤四中的洗涤时间为
10
‑
20min
，烘干温度为
50
‑
70℃
，烘干时间为
12
‑
24h。
[0015]作为优选，步骤五所述煅烧的温度的范围为
450
‑
770℃
，煅烧气氛为氩气，升温速率为2‑
10℃/min
，升至目标温度并保温4‑
6h。
[0016]作为优选，步骤六中所述的强制流通洗涤的流量为
2.5L/h
，时间为
45min
，洗涤采用乙醇水溶液，去离子水与乙醇体积比为
5:1。
[0017]本专利技术采用对硝基苯酚选择性加氢制对氨基苯酚反应验证所制备催化剂的催化性能，反应过程中催化膜固定在膜组件中，控制反应体系温度后，加入乙醇和去离子水混合溶剂，加入对硝基苯酚原料溶解后，加入
NaBH4作为还原剂进行反应
。
反应过程中可多次取样，采用高效液相色谱（
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多通道
Co/CM
陶瓷催化膜的制备方法
,
其特征在于，步骤如下：步骤一：将2‑
甲基咪唑溶于甲醇中，得到溶液
A
；步骤二：将六水合硝酸钴溶于甲醇中，得到溶液
B
；步骤三：多通道陶瓷膜管一端封闭，先将溶液
A
充满陶瓷膜管的通道后，提供压力使得溶液
A
自膜管通道内至膜管外强制循环流动
1h
以上，然后将溶液
A
切换为溶液
B
，使得溶液
B
自膜通道内至膜管外强制循环流动
1h
以上，重复，使得溶液
A
和溶液
B
交替强制循环流动的次数均至少达到两次；步骤四：将甲醇自膜管通道内至膜管外强制流动进行洗涤，烘干，得到多通道
ZIF
‑
67/CM
陶瓷膜；步骤五：将
ZIF
‑
67/CM
陶瓷膜煅烧；步骤六：用乙醇水溶液强制流通冲洗膜孔
,
得到稳定的多通道
Co/CM
陶瓷催化膜
。2.
根据权利要求1所述多通道
Co/CM
陶瓷催化膜的制备方法
,
其特征在于，溶液
A
中2‑
甲基咪唑的浓度为
0.32
‑
0.64mol/L
；溶液
B
中六水合硝酸钴的浓度为
0.04
‑
0.08mol/L。3.
根据权利要求1所述多通道
Co/CM
陶瓷催化膜的制备方法
,
其特征在于，步骤三中多通道陶瓷膜材质为氧化铝或氧化锆，通道数为7‑
61
，孔径为
200
‑
5000nm
；溶液
A、
溶液
B
以及多通道陶瓷膜管温度保持在
25
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈日志，郭智豪，杜艳，张久选，姜红，邢卫红，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：