膜催化反应器及其制氢技术的研究进展

燃料电池对其理想燃料氢气的纯度要求极高, 如何低成本、大规模制取高纯氢气已成为燃料电池技术实现工业化的一个关键问题和研究热点. 近年发展起来的兼具催化与分离双重功能的膜催化反应技术是实现制取高纯氢气的一个有效途径. 本文结合膜催化反应领域的最新进展, 综述了膜催化反应器的优点、组成、类型; 介绍了无机膜材料的优点、分类及制备技术; 详细综述了透氧膜催化反应器、透氢膜催化反应器及双膜催化反应器在制氢过程中的研究进展和应用, 指出了膜催化反应制氢技术在工业化发展过程中存在的问题及应用前景.     

陶瓷分离膜的发展历史与趋势

对陶瓷分离膜的发展历史与应用现状进行了较全面的综述，并就我国发展陶瓷分离膜的若干技术问题展开了讨论。     

纳米氧化镁表面修饰制备荷正电微孔陶瓷膜及其性能研究

以硅藻土陶瓷膜为基膜,氯化镁和尿素为原料合成含镁先驱体溶胶,通过浸渍-热分解法对硅藻土基膜进行表面改性制得纳米MgO/SiO_2荷正电微孔陶瓷膜,并对其组成结构及水中四环素去除性能进行研究。结果表明,荷正电的纳米MgO涂层呈现立方型晶粒,并均匀地附着在基膜表面,因此使得荷正电微孔陶瓷膜具有较高的电性能,并且在较宽的pH值范围内带正电,其等电点为10.8。最后对水中四环素的去除性能进行研究,结果表明荷正电微孔陶瓷膜对水中四环素具有很好的去除效果,在室温、常压条件下,其对四环素的COD去除率高达98.8%,色度去除率为99.7%。     

碳化硼抗弹陶瓷的制备方法及应用

碳化硼陶瓷具有高硬度、高熔点和低密度的特点,是优异的结构陶瓷,在民用、宇航和军事等领域都得到了重要应用。本文中综述了碳化硼结构陶瓷的优异性能和制备新方法,重点介绍了自蔓延高温合成法(SHS),碳管炉、电弧炉碳热还原法,激光化学气相反应法,溶胶-凝胶碳热还原法等合成碳化硼粉末的主要方法以及碳化硼成型和烧结的常用方法,简述了碳化硼抗弹陶瓷材料的发展应用和研究现状。     

Chemical Design of Palladium‐Based Nanoarchitectures for Catalytic Applications

Palladium (Pd) plays an important role in numerous catalytic reactions, such as methanol and ethanol oxidation, oxygen reduction, hydrogenation, coupling reactions, and carbon monoxide oxidation. Creating Pd‐based nanoarchitectures with increased active surface sites, higher density of low‐coordinated atoms, and maximized surface coverage for the reactants is important. To address the limitations of pure Pd, various Pd‐based nanoarchitectures, including alloys, intermetallics, and supported Pd nanomaterials, have been fabricated by combining Pd with other elements with similar or higher catalytic activity for many catalytic reactions. Herein, recent advances in the preparation of Pd‐based nanoarchitectures through solution‐phase chemical reduction and electrochemical deposition methods are summarized. Finally, the trend and future outlook in the development of Pd nanocatalysts toward practical catalytic applications are discussed.     

荷电陶瓷膜的制备技术及其应用研究进展

荷电陶瓷膜指陶瓷膜表面或本体带有一定电荷的膜,分离过程中荷电性是影响陶瓷膜过滤性能及抗污染能力的重要因素。主要讨论了荷电陶瓷膜的制备方法以及各种方法之间的分析比较,总结了荷电陶瓷膜应用情况,并对其未来研究方向及发展前景进行了展望。     

高温烟尘陶瓷纤维过滤技术特性及其应用评述

在综述国外用于高温烟尘净化的几种主要陶瓷纤维滤料和高温陶瓷过滤器结构性能及其发展现状基础上,提出了比表面积大、净化效率高、过滤阻力低、初始投资低和运行较可靠的蜂窝覆膜陶瓷过滤器的选型择优建议;通过对陶瓷过滤器的应用评述,并结合我国对节能减排的客观需要,说明了在我国尽快发展用于高温烟尘净化的陶瓷纤维过滤技术的必要性。     

多相复合陶瓷刀具材料的设计与制备

陶瓷材料的多相复合与计算机辅助设计是２１世纪先进陶瓷材料的重要发展趋势,章采用理论与实验相结合的方法,建立了多相复合陶瓷刀具材料力学性能与材料组分之间关系的数学模型,采用计算机辅助优化设计技术求得材料的最优组分,在此基础上,利用热压技术制得一种Ａl2O3-SiC-(W,Ti),Ｃ多相复合陶瓷刀具材料,该材料具有良好的综合力学性能。     

Fabrication of Ni-alumina Composite Membrane via Powder and Bulk Impregnation Method for Hydrogen Separation

This work reports two preparation methods of Ni-Al2O3 composite to be used as a hydrogen separation membrane. The first method was powder impregnation while the second method was soaking-drying-firing or bulk impregnation. In the first method, the 10 wt pct Nickel (II) nitrate hexahydrate solution was mixed with Al2O3 powder. The mixed powders were dried at 100℃ and uniaxially pressed into a disk shape at 7 MPa. The densification of composite membranes was accomplished by pressureless sintered at 900–1300℃....     

Pd/多孔TiAl合金基复合透氢膜的制备与性能

用反应合成法制备了Al质量分数为35%的多孔TiAl合金,用约束烧结优化孔结构后多孔体的最大孔径约2-3μm,用化学镀方法制备了Pd/多孔TiAl合金基复合透氢膜,研究了复合透氢膜的性能.结果表明,制备出的复合透氢膜为纯净钯膜,表面膜层致密,厚度约为7 μm.在600℃以下,Pd/多孔TiAl合金复合膜具有良好的界面热稳定性.在500℃退火后复合膜具有优异的抗热震性能.退火后复合膜的氢分离性能为:在温度为500℃、压差为0.02-0.18 Mpa条件下,复合膜的氢气平均渗透系数F为5.1×10-6mol·m-2·s-1·Pa-1,H2/N2选择性为323-400.     

碳纳米管的性能及其在海水淡化膜分离材料中的应用

碳纳米管是近年来国内外广泛关注的一类纳米材料,具有一维特征孔道结构,能够有效促进液体分子的传输速率,是理想的海水淡化膜分离材料。通过将其引入到常用的海水淡化膜基质中,借以提高膜的分离性能,逐渐成为膜分离领域的一个研究热点。综述了碳纳米管在海水淡化膜分离材料中的应用与研究进展,介绍了碳纳米管的结构并阐述了其应用于海水淡化膜分离的优异性能,总结了碳纳米管在反渗透、正渗透、膜蒸馏中的应用研究现状并分析了碳纳米管在反渗透、正渗透、膜蒸馏应用中的挑战,探讨了碳纳米管在海水淡化膜分离材料中的应用潜力。     

陶瓷膜在制备超纯超细粉体中的应用

为把陶瓷膜错流过滤技术应用于超纯度的琢-Al2O3超细粉体制备当中,通过实验选择了合适孔径的陶瓷膜,考察了操作压力、膜面流速、温度、浆料浓度等工艺参数的影响,确定了膜的再生方式。结果表明:采用孔径0.2滋m的ZrO2膜对琢-Al2O3粉体的中间体进行洗涤,温度为70℃,过膜压差为0.1MPa,膜面流速为5m.s-1,浆料浓度由8%浓缩到16%间断加水清洗,在加入助洗剂的条件下,过滤效果最好,超细粉体能完全回收,且提纯后制备的粉体琢-Al2O3的纯度能达到99.95%。     

陶瓷中空纤维透氧膜的制备与性能

应用相转化法制备了La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-α(LSCF)氧离子-电子混合传导陶瓷中空纤维膜, 该陶瓷中空纤维膜具有由多孔层和致密层组成的非对称结构. 经 1300℃的4h烧结后, 可得到致密的LSCF陶瓷中空纤维膜. 烧结后, LSCF粒度变大而其钙钛矿型晶相结构没有发生变化. LSCF中空纤维膜的透氧速率大大高于一般管式膜的氧透量.     

膜法富氮技术及其在石化工业中的应用

膜法富氮技术在石化工业中的应用广泛,可用于包括稠油和低渗透油藏在内的各种油田提高采收率、钻井、完井、氮气置换和保护、氮气汽提回收有用溶剂等,一般均具有明显的综合效益。     

低真空测量光学谐振腔的设计与分析

基于磁约束核聚变运行真空测量需求和强磁场高辐照运行环境要求,本文设计了一种光学真空测量手段,介绍了该方法的原理,结合理论计算与有限元仿真,模拟分析了温度、气压和振动等主要因素对光学谐振腔测量不确定度的影响,并提出优化方案,验证了光学谐振腔应用于聚变环境测量的可行性。本研究为光学谐振腔的工程化设计提供了理论指导与依据,也为优化提高测量装置精确度提供了可行性方案。     

气体分离炭膜的结构设计、制备及功能化

气体渗透性低、机械强度差是炭膜产业化道路上的两大难题.研究发现,根源在于炭膜的蠕虫状孔道结构与均质炭膜的特有性质.为了解决炭膜渗透性低的问题,通过选择适宜的聚合物前驱体的分子结构与空间构型结合填充纳米粒子为功能基团等手段,实现对炭膜蠕虫状孔结构有效地调控与重新构建.在保证高选择性的条件下,不仅使炭膜的气体渗透性能提高了2个数量级以上,而且还使炭膜对某些气体具有较高分离选择性的功能化效果.为了改善炭膜的机械强度,将自主研发的廉价煤基炭膜支撑体与前驱体相复合,采用简单的制膜工艺,制备得到复合性能好、气体分离性能高的复合炭膜.     

Recent Advances in Functionalized Carbon Dots toward the Design of Efficient Materials for Sensing and Catalysis Applications

Since the past decade, enormous research efforts have been devoted to the detection/degradation and quantification of environmental toxic pollutants and biologically important molecules due to their ubiquitous necessity in the fields of environmental protection and human health. These fields of sensor and catalysis are advanced to a new era after emerging of nanomaterials, especially, carbon nanomaterials including graphene, carbon nanotube, carbon dots (C‐dots), etc. Among them, the C‐dots in the carbon family are rapidly boosted in the aspect of synthesis and application due to their superior properties of chemical and photostability, highly fluorescent with tunable, non/low‐toxicity, and biocompatibility. The C‐dot‐based functional materials have shown great potential in sensor and catalysis fields for the detection/degradation of environmental pollutants. The major advantage of C‐dots is that they can be easily prepared from numerous biomass/waste materials which are inexpensive and environment‐friendly and are suitable for a developing trend of sustainable materials. This review is devoted to the recent development (since 2017) in the synthesis of biomass‐ and chemical‐derived C‐dots as well as diverse functionalization of C‐dots. Their capability as a sensor and catalyst and respective mechanism are summarized. The future perspectives of C‐dots are also discussed.