[發明專利]一種鈀-銅-稀土-三氧化二鋁催化分離復合膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210453183.3
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102935335A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 劉小珍;陳捷
• 申請（專利權）人: 上海應用技術學院
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/12;B01D67/00;C01B3/50;C01B3/40;B01J23/89;C25D3/56;C25D7/00;C25D5/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種在非金屬表面形成鈀合金膜，特別涉及一種在多孔通孔陽極氧化鋁膜的表面上形成鈀-銅-稀土合金膜，即一種鈀-銅-稀土-三氧化二鋁催化分離復合膜及其制備方法和其在催化甲烷水蒸氣重整制氫和對混合氣中氫氣的分離中的應用。

背景技術

陽極氧化鋁膜具有孔的高度有序性、比表面積大等特點，在催化材料、分離等領域有著廣泛的應用前景。在陽極氧化鋁膜上用浸漬法和溶膠-凝膠法可制備催化膜。

例如：Ganley?JC等將多孔陽極氧化鋁膜浸漬在RuCl₃和Ni(NO₃)₂混合液中，制備出了Ru-Ni-Al₂O₃的膜催化劑用于催化胺的分解，實驗表明胺的轉化率隨著Ru的負載量的增加而顯著增加。

高原等采用陽極氧化法制備多孔氧化鋁薄膜，然后用溶膠-凝膠法在膜孔內填充TiO₂，制備出的具有光催化活性的TiO₂納米線膜用于吖啶橙的降解要比相同條件下制備的TiO₂/玻璃膜的催化活性好。

金屬鈀及其合金膜是最早研究用于氫氣分離的無機膜,也可能是目前用于氫氣分離的唯一商業化的無機膜。目前，在非金屬表面要形成金屬膜，通常采用化學鍍的方法。化學鍍法的工藝操作復雜，而且，由于較多的活化步驟、敏化步驟，必然在最后進行化學鍍之前，會有大量的預處理過程，無可避免地會耗費較多時間。

目前催化甲烷水蒸氣重整制氫的催化劑中,同時進行催化及分離作用的催化劑只有鈀和鈀合金，在非金屬表面要形成鈀和鈀合金膜通常采用化學鍍的方法。由于化學鍍法的工藝操作復雜，而且，有較多的活化步驟、敏化步驟，必然在最后進行化學鍍之前，會有大量的預處理過程，無可避免地會耗費較多時間，并且目前尚無鈀-銅-稀土-三氧化二鋁催化分離復合膜催化劑的報道。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種鈀-銅-稀土-三氧化二鋁催化分離復合膜。

本發明的目的之二為了解決上述的采用化學鍍在非金屬表面要形成鈀合金膜時，由于化學鍍法的工藝操作復雜，而且，有較多的活化步驟、敏化步驟，必然在最后進行化學鍍之前，會有大量的預處理過程，無可避免地會耗費較多時間等技術問題而提供一種利用電鍍法制備上述的一種鈀-銅-稀土-三氧化二鋁催化分離復合膜的制備方法。

本發明目的之三在于將上述的一種鈀-銅-稀土-三氧化二鋁催化分離復合膜在催化甲烷水蒸氣重整制氫和混合氣中氫氣的分離中的應用。

本發明的技術方案

一種鈀-銅-稀土-三氧化二鋁催化分離復合膜，即采用電鍍法在多孔通孔陽極氧化鋁膜的表面鍍上一層鈀-銅-稀土膜，且制備過程中貼在陰極上的這一面鍍上的鈀-銅-稀土膜的結構致密、厚度為0.1～0.5μm，最終形成一表面是多納米孔，另一表面是致密的鈀-銅-稀土-三氧化二鋁催化分離復合膜；

所述的鈀-銅-稀土膜中，按質量比計算，即鈀：銅：稀土為1：0.2～1.3：0.001～0.4；

所述的稀土為鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔、鈧中的一種或兩種以上的混合物。

上述的一種鈀-銅-稀土-三氧化二鋁催化分離復合膜的制備方法，具體包括如下步驟：

（1）、將多孔通孔陽極氧化鋁膜放入純水中，用超聲波清洗，干燥，灼燒；

其中超聲波處理時間為5～30min；干燥溫度為50～100℃，干燥時間為0.5～5h；灼燒溫度為800～1100℃，灼燒時間為0.5～5h；

（2）、用膠帶將上述處理后的待鍍的多孔通孔陽極氧化鋁膜粘貼在陰極上，在陰極的反面粘貼透明膠帶；

所述的膠帶為透明膠帶或雙面膠帶；

所述的陰極為鎳板或鋼板。

（3）、將稀土氧化物溶于酸中，配制成稀土鹽溶液；

其中稀土氧化物為鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔、鈧稀土氧化物中的一種或兩種以上的稀土氧化物的混合物；

所述的酸為硝酸或鹽酸；

所述的稀土鹽為稀土硝酸鹽、稀土氯化物或稀土硝酸鹽與稀土氯化物的混合物，稀土鹽溶液中稀土元素的濃度為10～50g/L；

（4）、用水溶解鈀鹽、銅鹽、絡合劑、氯化物，加上述稀土鹽溶液，用氫氧化鈉調節溶液pH值2～4，制成鈀鹽-銅鹽-絡合劑-氯化物-稀土鹽電鍍液；