Silicalite-1沸石膜的合成及其核-殼催化劑的設計與應用.pdf

1、直接內重整熔融碳酸鹽燃料電池(DIR-MCFC)是一種高溫型燃料電池，特別適宜于用做分布式電源以取代熱電站。DIR-MCFC可將天然氣或甲烷水汽重整反應置于電池內部，不需要外重整器而使系統(tǒng)得到簡化，電化學反應放熱和重整反應吸熱可實現互補，C02可實現循環(huán)使用，氫氣電化學消耗可加速重整反應右移，提高了系統(tǒng)效率。但是DIR-MCFC存在催化劑堿中毒問題，嚴重影響電池的正常運行和電池性能。因此，提高重整催化劑抗堿中毒能力成為延長DIR-MCF

2、C運行壽命、降低成本、維持系統(tǒng)效率的主要舉措之一。 沸石分子篩膜具有均一而規(guī)則的微孔道結構，孔徑大小接近分子尺寸，而且耐高溫、化學穩(wěn)定性好、機械強度大，被廣泛應用于吸附、催化、氣體分離等領域。同時，隨著膜技術和材料科學的發(fā)展，核-殼結構(Core-Shell)、中空微球(HollowSphere)、微膠囊(Capsule)等新結構不斷涌現，沸石分子篩膜開始在新型結構領域嶄露頭角。 本論文針對DIR-MCFC催化劑堿中毒問

3、題，設計合成了Silicalite-1沸石膜包覆型鎳基核-殼催化劑，并用于池外堿處理和甲烷水汽重整反應： (1)制備了粒徑大小在150nm左右的Silicalite-1分子篩，并運用XRD、TEM對其形貌、粒徑大小和晶體類型進行了表征。 (2)設計了一種分子篩晶粒組裝方法，采用γ-氨丙基三甲氧基硅氧烷(AP-TMS)作為偶聯劑，將Silicalite-1晶粒橋聯于多孔SiO2小球、金屬鎳網和泡沫鎳載體表面，Silical

4、tie-1品種呈現單層分布：水熱晶化處理后生長Silicalite-1沸石膜，考察了載體性質、前驅液組成、晶化時間和晶化溫度對成膜的影響，并采用VanderDrift進化理論解釋Silicalite-1成膜過程。 (3)采用浸漬法制備12.5wt％的Ni-SiO2和Ni-Al2O3甲烷重整催化劑，在其表面偶聯組裝Silicalite-1晶種層后，水熱晶化生長Silicalite-1沸石膜形成Silicalite-1/Ni-SiO