一种管状支撑致密氧化物膜的制备方法

摘要

本发明提供一种管状支撑致密氧化物膜的制备方法，包括：(1)选择透气性和机械性能好的陶瓷管状材料作为支撑体；(2)采用溶胶凝胶法制备出按需求组成的混合离子导体复合氧化物溶胶，采用提拉法镀膜的方式，将支撑体浸渍在溶胶内，自动提拉镀膜机，干燥后，控制烧结温度程序制备出管状支撑致密氧化物膜。该氧化物膜表面致密，透氧率高，机械性能好。使用透氧膜选择性的透过氧是一种有前景的气体分离方法，该法的主要原理是通过混合离子导体材料来选择性的透过氧，其中氧是以离子的形式进入反应，可以控制反应的速度，减少对环境的污染，是一种环保型的工艺过程。管状膜反应器由于其规模可调，操作简便等优点有广泛的应用前景。

主权项

一种管状支撑致密氧化物膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：支撑管为含有氧、硅、铝、钠、钙、镁、钾、钛、铁和微量的锶、锆、铷组成的陶瓷管，含有直径为50μm的通孔，内径为10mm，外径为15mm；首先将支撑管在乙醇中清洗，放置于马弗炉内，马弗炉以5℃/min的速率升温至1100℃，保温2h，自然冷却到室温，致密氧化物组分通过溶胶法制备，成分为掺杂的钙钛矿结构材料，具体做法是准确称量锶，钛，铁，铜的硝酸盐，按照总金属离子数∶尿素∶乙二醇的摩尔配比为1∶2∶3的比例加入尿素和乙二醇，以尿素作为络合剂，乙二醇作为分散剂，采用氨水调节溶胶的pH＝6.5，升温至90℃搅拌3h，然后静置，制备得到复合氧化物溶胶，将支撑管浸渍溶胶中60min，然后以35mm/min的提拉速度将支撑管匀速提起，在空气中自然干燥后放入马弗炉内，马弗炉首先以0.1℃/min的速率升温至200℃，保温3h，再以0.5℃/min的速率升温至430℃，保温3min，然后以1℃/min的速率升温至1000℃，保温4小时，自然降至室温，得到混合离子导体支撑膜，一次镀膜的膜层厚度为5‑10μm；或者支撑管为含有氧、硅、铝、钠、钙、镁、钾、钛、铁和微量的锶、锆、铷组成的陶瓷管，管壁具有直径为5μm的通孔，陶瓷管内径为15mm，外径为20mm；首先将支撑管在乙醇中清洗，放置马弗炉内，马弗炉以2.5℃/min的速率升温至1100℃，保温1h，自然冷却到室温，致密氧化物为掺杂的钙钛矿结构，通过溶胶凝胶法制备，准确称量锶，钛，铁，锰的硝酸盐，按照总金属离子数∶柠檬酸∶乙二醇的摩尔配比为1∶3∶3的比例加入柠檬酸和乙二醇，溶胶的络合剂采用柠檬酸，分散剂采用乙二醇，采用氨水调节溶液的pH＝5，加热至65℃，搅拌8h成为凝胶，静置，将支撑管浸渍于凝胶中10min后，以5mm/min的提拉速度将支撑管从凝胶中提起，真空干燥，48h后放入马弗炉内，马弗炉首先以0.1℃/min的速率升温至200℃，保温3h，再以0.5℃/min的速率升温至430 ℃，保温3min，然后以1℃/min的速率升温至800℃，保温10小时，自然降至室温，得到混合离子导体支撑膜，一次镀膜的膜层厚度为5‑10μm；或者由含有氧、硅、铝、钙、镁、钾、钛、钒、铁和微量的锶、锆、铷组成的陶瓷管作为支撑管，管壁具有直径为10μm的通孔，支撑管内径为12mm，外径为18mm；首先将支撑管在乙醇中清洗，放置马弗炉内，马弗炉以5℃/min的速率升温至1000℃，保温2h，自然冷却到室温，致密氧化物为掺杂的钙钛矿结构，通过溶胶凝胶法制备，准确称量锆，钛，铁，铜的硝酸盐，按照总金属离子数∶尿素∶乙二醇的摩尔配比为1∶3∶4的比例加入尿素和乙二醇，采用氨水调节溶胶的pH＝8，加热至80℃，搅拌6h成为凝胶，静置，将支撑管浸渍于凝胶中30min后，以20mm/min的提拉速度将支撑管从凝胶中提起，真空干燥，48h后放入马弗炉内，马弗炉首先以0.1℃/min的速率升温至200℃，保温3h，再以0.5℃/min的速率升温至430℃，保温3min，然后以1℃/min的速率升温至1000℃，保温4小时，自然降至室温，得到混合离子导体支撑膜，一次镀膜的膜层厚度为5‑10μm，然后进行二次镀膜烧结，条件同前设，厚度为15‑20μm。