Silicalite-1沸石膜的合成及其核-殼催化劑的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.pdf

1、直接內(nèi)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(yīng)置于電池內(nèi)部，不需要外重整器而使系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化，電化學(xué)反應(yīng)放熱和重整反應(yīng)吸熱可實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，C02可實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，氫氣電化學(xué)消耗可加速重整反應(yīng)右移，提高了系統(tǒng)效率。但是DIR-MCFC存在催化劑堿中毒問(wèn)題，嚴(yán)重影響電池的正常運(yùn)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(zhǎng)DIR-MCF

2、C運(yùn)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(jié)構(gòu)，孔徑大小接近分子尺寸，而且耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度大，被廣泛應(yīng)用于吸附、催化、氣體分離等領(lǐng)域。同時(shí)，隨著膜技術(shù)和材料科學(xué)的發(fā)展，核-殼結(jié)構(gòu)(Core-Shell)、中空微球(HollowSphere)、微膠囊(Capsule)等新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)，沸石分子篩膜開(kāi)始在新型結(jié)構(gòu)領(lǐng)域嶄露頭角。 本論文針對(duì)DIR-MCFC催化劑堿中毒問(wèn)

3、題，設(shè)計(jì)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(yīng)： (1)制備了粒徑大小在150nm左右的Silicalite-1分子篩，并運(yùn)用XRD、TEM對(duì)其形貌、粒徑大小和晶體類型進(jìn)行了表征。 (2)設(shè)計(jì)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(lián)劑，將Silicalite-1晶粒橋聯(lián)于多孔SiO2小球、金屬鎳網(wǎng)和泡沫鎳載體表面，Silical

4、tie-1品種呈現(xiàn)單層分布：水熱晶化處理后生長(zhǎng)Silicalite-1沸石膜，考察了載體性質(zhì)、前驅(qū)液組成、晶化時(shí)間和晶化溫度對(duì)成膜的影響，并采用VanderDrift進(jìn)化理論解釋Silicalite-1成膜過(guò)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(lián)組裝Silicalite-1晶種層后，水熱晶化生長(zhǎng)Silicalite-1沸石膜形成Silicalite-1/Ni-SiO