化学镀法制备Pd/多孔不锈钢复合膜的相关基础研究

论文摘要

钯对氢有极大的溶解性、渗透性,且没有其它金属那样易产生难熔氧化膜的问题,所以钯成为氢气在膜中传递方面研究所采用的主要材料。金属钯及其合金膜由于具有良好的机械和热稳定性及唯一的选择透氢特性特点,除了用作氢气分离和纯化器外,还可以用作脱氢、制氢等反应的反应器,实现反应和分离的一体化。钯及其合金复合膜在涉氢反应、含氢气体的分离与提纯等方面有着广阔的应用前景。本论文研究了化学镀法制备Pd/多孔不锈钢复合膜的主要相关基础问题:对化学镀过程中进行了改进;考察了化学镀条件对钯膜的微观结构的影响;实验测试了所制备的复合膜的渗透性能,具体研究内容和结果如下:1.化学镀方法的改进,主要在活化方法和肼浓度的添加方式两方面进行了改进。活化方法的改进主要是对钯盐溶液浸渍-高温氧化还原方法的改进:钯盐溶液浸渍载体时使用了超声浸渍。结果表明,该方法减少了浸渍时间;增加了活化后钯颗粒的分散度和浸渍量;化学镀所得钯膜质量较好。对于肼的加入方式,主要考察了文献报道的两次加入法和本实验的六次加入法。结果表明,六次加入法所得钯膜均匀性优于两次加入法所得钯膜的。2.较系统地研究了化学镀条件对钯膜微观结构的影响。考察了化学镀条件（温度、[PdCl2]和化学镀时间）对钯膜微观结构的影响,并用扫描电镜对膜结构进行了表征。结果表明,在化学镀条件下基于钯晶粒的类柱状沉积而形成钯膜;钯晶粒的类柱状沉积柱径随着化学镀温度和化学镀时间的增加而增大,镀液中氯化钯浓度对其影响较小。3.实验研究了采用改进的化学镀方法制备的钯膜的渗透性能。氢渗透Pd/PSS复合膜过程中,氢以溶解-扩散方式传过钯膜。氢的渗透通量随着钯膜两侧压力差和温度的增加而增大;渗透公式中的压力指数随膜厚的增加而减少。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• §1-1 前言
• §1-2 金属钯的性质
• 1-2-1 钯基本性质
• 1-2-2 钯选择渗透氢性
• 1-2-3 钯的氢脆性
• §1-3 钯、钯合金复合膜的制备方法
• 1-3-1 传统卷轧法
• 1-3-2 溅射沉积法
• 1-3-3 化学气相沉积法
• 1-3-4 物理气相沉积法
• 1-3-5 电镀法
• 1-3-6 喷雾热解法
• 1-3-7 超临界流体沉积法（SFD）
• §1-4 钯、钯合金复合膜的表征
• §1-5 钯、钯合金复合膜的应用
• 1-5-1 加氢和脱氢反应中的应用
• 1-5-2 氨的催化分解
• §1-6 化学镀法制备钯、钯合金复合膜过程及其影响因素
• 1-6-1 载体预处理
• 1-6-2 化学镀前载体的预活化
• 1-6-3 镀浴种类
• 1-6-4 化学镀条件对化学镀的影响
• 1-6-5 载体结构对膜性能的影响
• 1-6-6 多孔不锈钢载体的应用
• §1-7 钯、钯合金膜渗氢性能的影响因素
• 1-7-1 渗透实验装置
• 1-7-2 膜组分
• 1-7-3 温度
• 1-7-4 渗透压
• §1-8 本论文的主要研究内容
• 第二章 实验仪器、试剂和方法
• §2.1 主要仪器及试剂
• 2-1-1 实验用化学试剂
• 2-1-2 实验选用载体
• 2-1-3 实验所用仪器
• §2-2 钯复合膜制备
• 2-2-1 载体预处理
• 20₃陶瓷管的预处理'>2-2-1-1 多孔α-Al₂0₃陶瓷管的预处理
• 2-2-1-2 多孔不锈钢载体的预处理
• 2-2-2 载体预活化
• 2O₃陶瓷管的预活化'>2-2-2-1 多孔α-Al₂O₃陶瓷管的预活化
• 2-2-2-2 多孔不锈钢载体的预活化
• 2-2-3 化学镀过程
• §2-3 钯、肼浓度的测定及钯膜的表征
• 2-3-1 肼浓度测定
• 2-3-2 钯膜表征
• §2-4 钯膜性能评价
• 第三章 化学镀方法的改进
• §3-1 前言
• §3-2 实验部分
• 3-2-1 材料和方法
• 3-2-2 实验原理
• 3-2-3 化学镀
• 3-2-4 肼浓度的测定
• 3-2-4-1 肼浓度的标准曲线测定
• 3-2-4-2 镀液中肼浓度的测定
• 3-2-3 载体和钯复合膜的表征
• §3-3 结果与讨论
• 3-3-1 活化方法的改进--钯盐溶液超声浸渍-高温氧化还原法
• 3-3-1-1 超声浸渍对浸渍时间的影响
• 3-3-1-2 超声浸渍对活化后钯核分散程度的影响
• 3-3-1-3 超声浸渍对钯复合膜的影响
• 3-3-2 肼的加入方式对钯膜的影响
• §3-4 小结
• 2O₃膜微观结构的影响'>第四章 化学镀条件对Pd/α-Al₂O₃膜微观结构的影响
• §4-1 前言
• §4-2 实验部分
• 4-2-1 实验方法
• 4-2-2 膜的表征
• §4-3 结果与讨论
• 4-3-1 氯化钯浓度和化学镀时间对钯膜微观结构的影响
• 4-3-2 镀液温度和化学镀时间对钯膜微观结构的影响
• 4-3-3 镀液温度和化学镀时间对膜微观结构的影响
• 4-3-4 不同载体所镀钯膜的比较
• 4-3-4-1 多孔不锈钢载体所镀钯膜
• 2O₃ 复合膜的比较'>4-3-4-2 Pd/PSS 和Pd/α-Al₂O₃复合膜的比较
• §4-4 小结
• 第五章 Pd/PSS复合膜的氢渗透性能研究
• §5-1 前言
• §5-2 实验部分
• 5-2-1 透氢装置
• 5-2-2 膜渗透性能的测定
• §5-3 结果与讨论
• 5-3-1 氢气在钯膜中的扩散规律
• l =101300Pa）'>5-3-2 进气侧压力对氢渗透流量的影响（P_l=101300Pa）
• 5-3-3 温度对氢渗透流量的影响
• 5-3-4 压力指数与钯膜膜厚的关系
• §5-4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录A
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果