学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

钯复合膜制备及催化苯制苯酚研究

作　者: 邓慧
导　师: 张雄福
学　校: 大连理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 钯复合膜化学镀渗透稳定性苯酚
分类号: TQ243.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 59次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

由于钯复合膜具备独特的透氢能力,在氢气分离纯化及催化领域得到越来越多的关注和应用,尤其在苯一步羟基化制备苯酚中表现出良好的催化效果。载体对钯膜制备及其性能有重要影响,且在载体外表面制备钯复合膜易产生污染和刮蹭等问题,对钯复合膜的气体渗透及催化性能的影响很大。本论文分别采用大孔陶瓷管和中空纤维陶瓷管作为载体制备钯复合膜。使用改进化学镀方法优化“共晶种”法所制备钯复合膜结构与气体渗透性能,在中空纤维陶瓷管内表面使用传统制备方法制备钯基复合膜,利用SEM、TEM和气体渗透测试等分析手段表征所制备钯复合膜的形貌结构及气体分离能力。构建具有类似“微通道”特征结构的钯膜反应器,优化苯羟基化反应条件,并对苯制苯酚反应机理进行了一定的研究。1.使用“共晶种”法在孔径2μm的大孔陶瓷管外表面制备了钯-纯硅复合膜。考察提拉晶种时间,水热晶化温度对沸石修饰层的影响：在提拉时间小于20s,423K晶化温度的合成条件下获得纯硅沸石层形貌最佳。通过旋转法和负压法对传统化学镀方法进行改进,获得钯复合膜常温下氮气渗透通量有所下降,旋转和外负压法消除反应生成气泡对膜致密性影响。内负压法增强了钯膜层与沸石层之间的穿插交织,促进了“钯腿”的形成。以上方法制备所得钯膜在高温下气体分离性能相对较差。因此,在大孔陶瓷管外表面不易制备出高性能的钯-纯硅复合膜。2.使用传统化学镀方式,优化制备条件成功在中空纤维陶瓷管内表面制备出厚约2μm的钯基复合膜并具备良好的高温气体渗透、分离能力和稳定性。在773K、0.1MPa下,H2的渗透通量为0.16mol·m-2·s-1, H2/N2理想选择性为493。在473K下经过10次N2/H2转化循环和773K下膜两侧压差在20kPa/150kPa连续交替变化20次后气体渗透通量保持稳定,该钯基复合膜具有良好的抗氢脆和抗压力波动能力。四次高温循环后该钯基复合膜的H2/N2理想选择性从493降至418,热稳定性略有下降。3.利用在中空纤维陶瓷管内表面所制备钯基复合膜,构建具有类似“微通道”特征的钯膜反应器,进行了苯羟基化反应,显示了良好催化活性。在473K下,H2/O2比为3.5时,反应效果最佳：苯转化率和苯酚产率达到最高,分别为16.95%和14.51%,苯酚选择性为85.58%。苯制苯酚反应累计运行9天后,钯基复合膜未出现明显缺陷,氮气渗透通量从8.14×10-4mol·m-2·s-1略微上升至8.60×10-4mol·m-2·s-1,该钯膜具有良好的反应稳定性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
引言  10-11
1 文献综述  11-28
  1.1 钯复合膜概述  11-13
    1.1.1 钯复合膜的发展和研究现状  11-12
    1.1.2 钯复合膜的性质  12-13
  1.2 钯复合膜的制备  13-18
    1.2.1 电镀(Electroplating)  13-14
    1.2.2 化学气相沉积(CVD)  14
    1.2.3 物理气相沉积(PVD)  14
    1.2.4 光催化沉积  14-15
    1.2.5 化学镀(ELP)  15-18
  1.3 钯复合膜的应用  18-20
    1.3.1 脱氢反应  19
    1.3.2 加氢反应  19
    1.3.3 耦合反应  19
    1.3.4 催化反应  19-20
  1.4 膜的表征  20-21
    1.4.1 X射线粉末衍射(XRD)  20
    1.4.2 扫描电子显微镜(SEM)  20-21
    1.4.3 元素分析技术  21
    1.4.4 气体渗透性能测试  21
  1.5 苯一步羟基化制备苯酚研究概述  21-26
  1.6 论文研究目的及主要内容  26-28
2 大孔陶瓷管外表面钯复合膜制备研究  28-45
  2.1 引言  28
  2.2 实验部分  28-35
    2.2.1 实验所用主要原料  28-29
    2.2.2 载体预处理  29-30
    2.2.3 "共晶种"的制备  30
    2.2.4 含钯Sil-1沸石膜的合成  30
    2.2.5 化学镀制备Pd-Sil-1复合膜  30-33
    2.2.6 Pd-Sil-1复合膜的气体渗透性能测试  33-35
    2.2.7 钯复合膜的表征  35
  2.3 实验结果与讨论  35-44
    2.3.1 含钯的Sil-1晶种层  35-37
    2.3.2 Sil-1沸石层  37-39
    2.3.3 Pd-Sil-1复合膜  39-44
  2.4 本章小结  44-45
3 中空纤维陶瓷管内表面钯基复合膜制备条件研究  45-58
  3.1 引言  45
  3.2 实验部分  45-46
    3.2.1 实验所用主要原料  45-46
    3.2.2 载体预处理  46
    3.2.3 载体活化  46
    3.2.4 镀膜过程  46
    3.2.5 钯基复合膜的表征  46
  3.3 结果与讨论  46-56
    3.3.1 钯基复合膜的微观结构  46-47
    3.3.2 敏化-活化次数对钯基复合膜性能的影响  47-51
    3.3.3 镀膜次数对成膜的影响  51-52
    3.3.4 镀膜温度对钯膜生长的影响  52-53
    3.3.5 钯基复合膜的气体渗透性能  53-56
  3.4 本章小结  56-58
4 具备"微通道"特征的钯膜反应器设计及催化苯制备苯酚  58-72
  4.1 引言  58-59
  4.2 实验部分  59-61
    4.2.1 类似"微通道"结构钯膜反应器的设计  59
    4.2.2 钯基复合膜反应器工艺流程  59-60
    4.2.3 苯一步羟基化合成苯酚实验操作条件  60
    4.2.4 实验数据处理  60-61
  4.3 结果与讨论  61-70
    4.3.1 反应操作条件对钯基复合膜催化苯制苯酚的影响  61-64
    4.3.2 钯基复合膜反应器的稳定性  64-66
    4.3.3 钯膜反应器催化苯羟基化反应中可能发生的加氢反应讨论  66
    4.3.4 钯膜催化反应过程分析及展望  66-70
  4.4 本章小结  70-72
结论  72-73
参考文献  73-79
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  79-80
致谢  80-81

钯复合膜制备及催化苯制苯酚研究

内容摘要

全文目录

相似论文