钙钛矿中空纤维透氧膜的制备及应用

doi:10.3724/SP.J.1077.2008.01216

无机材料学报

钙钛矿中空纤维透氧膜的制备及应用

陈鑫智, 余灵辉, 刘桥生, 王海辉, 李忠

华南理工大学化学与化工学院, 广州 510640

收稿日期:2008-01-07 修回日期:2008-03-14 出版日期:2008-11-20 网络出版日期:2008-11-20

Preparation and Application of Perovskite Hollow Fiber Oxygen Permeable Membrane

CHEN Xin-Zhi, YU Ling-Hui, LIU Qiao-Sheng, WANG Hai-Hui, LI Zhong

School of Chemistry & Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China

Received:2008-01-07 Revised:2008-03-14 Published:2008-11-20 Online:2008-11-20

摘要/Abstract

摘要： 采用相转移纺织技术制备了致密的纯相钙钛矿BaCo_0.4Fe_0.4Zr_0.2O_3-δ(BCFZ)中空纤维透氧膜. 并用所制备的BCFZ中空纤维膜构建反应器对甲烷部分氧化制合成气进行研究. 结果表明: 在没有催化剂时, BCFZ膜材料本身对甲烷的活性较低, 甲烷转化率低于3%; 而加入Ni基催化剂后, 甲烷的转化率提高到93%以上、CO选择性为80%左右, 透氧量为11mL/min·cm²左右. 中空纤维膜反应器中初始阶段的活化只需要90min, 比片状膜反应器要快得多. 同时对在反应情况下, BCFZ中空纤维膜膜反应器的稳定性进行了初步的研究, 结果表明:BCFZ中空纤维膜在40h的操作中具有较好的稳定性.

关键词: 中空纤维, POM, 钙钛矿, 膜催化, 混合导体

Abstract: The dense perovskite hollow fiber made of BaCo_0.4Fe_0.4Zr_0.2O_3-δ (BCFZ) was prepared by phase inversion spinning followed by sintering. The crystal structure and the microstructures of the hollow fiber membrane were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM). The sintered hollow fiber membrane was also used to construct a reactor for the partial oxidation of methane (POM) to syngas. It is found that the BCFZ itself exhibits low activity for conversion of methane which is lower than 3% without catalysts. After Ni-based catalyst is introduced, the conversion of methane, the CO selectivity and the oxygen permeation flux reach 93%, 80% and 11mL/min·cm², respectively. It takes only 90min to get the steady state at initial stage in the hollow fiber membrane reactor, which is much shorter than that in the disk-type membrane reactor. The hollow fiber membrane reactor is steadily operated for 40h for the POM reaction.

Key words: hollow fiber, POM, perovskite, catalysis in membrane, mixed conductor

中图分类号:

TQ174

陈鑫智,余灵辉,刘桥生,王海辉,李忠. 钙钛矿中空纤维透氧膜的制备及应用[J]. 无机材料学报, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2008.01216.

CHEN Xin-Zhi,YU Ling-Hui,LIU Qiao-Sheng,WANG Hai-Hui,LI Zhong. Preparation and Application of Perovskite Hollow Fiber Oxygen Permeable Membrane[J]. Journal of Inorganic Materials, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2008.01216.

参考文献

[1] Teraoka Y, Zhang H M, Furuka S, et al. Chem. Lett., 1985, 11 (14): 1743-1746.
[2] Chen C S, Liu W, Xie S, et al. Adv. Mater., 2000, 12 (15): 1132-1134.
[3] Balachandran U, Dusek J T, Maiya P S, et al. Catal. Today, 1997, 36 (3): 265-272.
[4] Yi J X, Zuo Y B, Liu W, et al. J. Membr. Sci., 2006, 280 (1-2): 849-855.
[5] Chen C S, Feng S J, Ran S, et al. Angew. Chem. Int. Ed., 2003, 42 (42): 5196-5198.
[6] Wu Z T, Jin W Q, Xu N P. J. Membr. Sci., 2006, 279 (1-2): 320-327.
[7] Li S G, Jin W Q, Huang P, et al. AIChE J., 1999, 45 (2): 276-284.
[8] Pei S, Kleefisch M S, Kobylinski T P, et al. Catal. Lett., 1994, 30 (1-4): 201-208.
[9] Gu X H, Jin W Q, Chen C L, et al. AIChE J., 2002, 48 (9): 2051-2060.
[10] Shao Z P, Yang W S, Cong Y, et al. J. Membr. Sci., 2000, 172 (1-2): 177-188.
[11] Tong J H, Yang W S, Zhu B C, et al. J. Membr. Sci., 2002, 203 (1-2): 175-189.
[12] Dong H, Shao Z P, Xiong G X, et al. Catal. Today, 2001, 67 (1-3): 3-13.
[13] Shao Z P, Dong H, Xiong G X, et al. J. Membr. Sci., 2001, 183 (2): 181-192.
[14] Hu J, Hao H S, Chen C P, et al. J. Membr. Sci., 2006, 280 (1-2): 809-814.
[15] 宋红章, 杨德林, 胡婕, 等(SONG Hong-Zhang, et al). 无机材料学报(Journal of Inorganic Materials), 2006, 21 (1): 199-203.
[16] 谭小耀, 孟波, 杨乃涛(TAN Xiao-Yao, et al). 无机材料学报(Journal of Inorganic Materials), 2006, 21 (1): 245-249.
[17] Zhang C, Xu Z, Chang X F, et al. J. Membr. Sci., 2007, 299 (1-2): 261-267.
[18] Wang B, Zhu D C, Zhan M C, et al. AIChE J., 2007, 53 (9): 2481-2484.
[19] Liu S, Gavalas G R. J. Membr. Sci., 2005, 246 (1): 103-108.
[20] Liu S, Gavalas G R. Ind. Eng. Chem. Res., 2005, 44 (20): 7633-7637.
[21] Tan X Y, Liu Y, Li K. AIChE J., 2005, 51 (7): 1991-2000.
[22] Tan X Y, Liu Y, Li K. Ind. Eng. Chem. Res., 2005, 44 (1): 61-66.
[23] Tan X Y, Li K. Ind. Eng. Chem. Res., 2006, 45 (1): 142-149.
[24] Tablet C, Grubert G, Wang H H, et al. Catal. Today, 2005, 104 (2-4): 126-130.
[25] Wang H H, Werth S, Schiestel T, et al. Angew. Chem. Int. Ed., 2005, 44 (42): 6906-6909.
[26] Schiestel T, Kilgus M, Peter S, et al. J. Membr. Sci., 2005, 258 (1-2): 1-4.
[27] Wang H H, Tablet C, Schiestel T, et al. Catal. Commun., 2006, 7 (11): 907-912.
[28] Kleinert A, Feldhoff A, Schiestel T, et al. Catal. Today, 2006, 118 (1-2): 44-51.

钙钛矿中空纤维透氧膜的制备及应用

Preparation and Application of Perovskite Hollow Fiber Oxygen Permeable Membrane

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	瞿牡静, 张淑兰, 朱梦梦, 丁浩杰, 段嘉欣, 代恒龙, 周国红, 李会利. CsPbBr₃@MIL-53纳米复合荧光粉的合成、性能及其白光LEDs应用[J]. 无机材料学报, 2024, 39(9): 1035-1043.
[2]	肖梓晨, 何世豪, 邱诚远, 邓攀, 张威, 戴维德仁, 缑炎卓, 李金华, 尤俊, 王贤保, 林俍佑. 钙钛矿太阳能电池纳米纤维改性电子传输层研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(7): 828-834.
[3]	张慧, 许志鹏, 朱从潭, 郭学益, 杨英. 大面积有机-无机杂化钙钛矿薄膜及其光伏应用研究进展[J]. 无机材料学报, 2024, 39(5): 457-466.
[4]	陈甜, 罗媛, 朱刘, 郭学益, 杨英. 有机-无机共添加增强柔性钙钛矿太阳能电池机械弯曲及环境稳定性能[J]. 无机材料学报, 2024, 39(5): 477-484.
[5]	于嫚, 高荣耀, 秦玉军, 艾希成. 上转换发光纳米材料对钙钛矿太阳能电池迟滞效应和离子迁移动力学的影响[J]. 无机材料学报, 2024, 39(4): 359-366.
[6]	陈正鹏, 金芳军, 李明飞, 董江波, 许仁辞, 徐韩昭, 熊凯, 饶睦敏, 陈创庭, 李晓伟, 凌意瀚. 双钙钛矿Sr₂CoFeO₅₊_δ阴极材料的制备及其中温固体氧化物燃料电池性能研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(3): 337-344.
[7]	周泽铸, 梁子辉, 李静, 吴聪聪. 基于挥发性溶剂制备MAPbI₃钙钛矿太阳能电池/模组[J]. 无机材料学报, 2024, 39(11): 1197-1204.
[8]	厉佥元, 李纪伟, 张钰涵, 刘焱康, 孟阳, 储余, 朱一佳, 徐诺言, 朱亮, 张传香, 陶海军. PbTiO₃修饰和极化处理提升钙钛矿太阳能电池性能[J]. 无机材料学报, 2024, 39(11): 1205-1211.
[9]	代晓栋, 张露伟, 钱奕成, 任智鑫, 曹焕奇, 印寿根. 锡铅混合钙钛矿太阳能电池垂直组分梯度的溶剂工程调控[J]. 无机材料学报, 2023, 38(9): 1089-1096.
[10]	董思吟, 帖舒婕, 袁瑞涵, 郑霄家. 低维卤化物钙钛矿直接型X射线探测器研究进展[J]. 无机材料学报, 2023, 38(9): 1017-1030.
[11]	王润, 相恒阳, 曾海波. 钙钛矿多色级联发光二极管中多中心载流子均衡分布调控研究[J]. 无机材料学报, 2023, 38(9): 1062-1068.
[12]	王马超, 唐扬敏, 邓明雪, 周真真, 刘小峰, 王家成, 刘茜. 共沉淀法制备Cs₂Ag_0.1Na_0.9BiCl₆:Tm³⁺双钙钛矿及其近红外发光性能[J]. 无机材料学报, 2023, 38(9): 1083-1088.
[13]	韩旭, 姚恒大, 吕梅, 陆红波, 朱俊. 单分子液晶添加剂在甲脒铅碘钙钛矿太阳能电池中的应用[J]. 无机材料学报, 2023, 38(9): 1097-1102.
[14]	方万丽, 沈黎丽, 李海艳, 陈薪羽, 陈宗琦, 寿春晖, 赵斌, 杨松旺. NiO_x介孔层的成膜过程对碳电极钙钛矿太阳能电池性能的影响[J]. 无机材料学报, 2023, 38(9): 1103-1109.
[15]	蔡凯, 靳志文. 基于二维钙钛矿(PEA)₂PbI₄的光电探测器[J]. 无机材料学报, 2023, 38(9): 1069-1075.