[01644931]混合导体陶瓷中空纤维膜的微结构设计与催化改性

本课题完成的研究内容包括超细陶瓷粉体的合成、非对称中空纤维陶瓷膜的成型、烧结以及应用中空纤维膜进行空分制氧。具体内容包括： 1) 超细陶瓷粉体合成。采用三种不同方法（即改进的固相反应法、溶胶燃烧法和共沉淀法）制备具有氧离子-电子混合传导性能的超细（小于0.5μm）陶瓷电解质材料. 2) 应用相转化法制备了非对称中空纤维陶瓷膜。研究了聚合物的种类与浓度、分散剂的类型与浓度、陶瓷粉末的含量等对铸膜液的稳定性与粘度、以及对中空膜的结构与形状的影响,得到了最佳的铸膜液组成。 3) 考察了相转化法制备非对称中空纤维陶瓷膜过程中,芯液组成对膜的结构与形状的影响,发现在各种影响因素中,芯液对中空纤维膜的单皮层结构和厚度影响很大。研究了烧结温度、升温速度以及烧结时间等对中空纤维膜的微孔结构、机械强度以及透氧性能的影响 4) 制备了表面包覆纳米氧化铝的SrCo0.9Sc0.1O3- 陶瓷中空纤维膜,考察了包覆量对透氧性能和膜稳定性的影响。 5) 测定了LSCF中空纤维膜中甲烷部分氧化制合成气的反应性能,甲烷转化率达95%以上,CO选择性达97%,氢气与CO的比约等于2。 6) 建立了电解质中空纤维陶瓷膜的空分制氧机理模型,并对主要的操作参数进行了模拟。