[發明專利]一種管狀多孔金屬膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202310063093.1
• 申請日: 2023-01-18
• 公開（公告）號: CN116328557A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 潘宗林;徐瑞松;張麗君;徐靜;范新飛;宋成文
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/02;B01D69/04;B01D67/00;C02F1/44;B01D46/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 房艷萍;李馨

本發明涉及一種管狀多孔金屬膜及其制備方法，以金屬網為原料，通過薄板卷板機將金屬網卷制成緊實的管狀結構，然后采用陰極電沉積金屬單質的方式將各網面之間進行錨定，得到管狀前驅體膜；將該前驅體膜置于惰性或還原性氣氛下進行高溫燒結，得到管狀多孔金屬膜。本制備方法過程簡單、易操作、成品率高，本發明提供的金屬膜材料相比于傳統粉末燒結的金屬膜具有更優的柔韌性和機械強度，同時膜孔結構規則有序，膜孔尺寸分布均一、精細可控。該膜材料可用于廢水處理、粉塵過濾、膜催化反應器、催化氧化膜基膜和復合膜支撐體等領域，特別是在極端條件下也展現出良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于新型膜材料技術領域，具體涉及一種管式多孔金屬膜及其制備方法。

技術背景

隨著我國工業化建設和發展水平的不斷提升，我國環境的污染問題越來越嚴峻，水污染、大氣污染等事件頻發，針對目前存在的環境污染問題，急需創新性的技術有效防治環境污染。膜分離技術是一種以分離膜為核心，利用膜的選擇透過性來實現不同組分的分離、純化和濃縮的一門新興技術。與傳統分離技術相比，膜分離技術憑借其分離效率高、節能環保、占地面積小、易于放大等優點，成為新世紀備受矚目的分離技術之一，在氣體分離，水處理，氣體除塵，膜反應器等領域得到廣泛的應用。目前常用的膜材料主要包括聚合物膜，陶瓷膜，炭膜，金屬膜以及各種復合膜。

其中多孔金屬膜是一種新型的膜材料，兼具膜材料的分離選擇性和金屬材料的優異導電性、熱穩定性、化學穩定性和機械強度，以及特殊的可修飾性，并且能夠在某些特定的特殊和極端的條件如高溫高壓等環境中使用。目前常見報道的多孔金屬膜，一般都是以金屬粉末為原料，經過加壓成型或者相轉化成型，然后高溫燒結而成的，孔結構是由顆粒堆積而成，孔結構不均勻，孔尺寸均一性較差，孔徑分布較寬。與此同時，粉末燒結的通常柔韌性較差。在尺寸較小，厚度較薄的情況下，膜材料的機械強度會受到制約，限制了金屬膜的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供柔韌性高，機械強度大，孔結構規則可調的管狀多孔金屬膜及其制備方法，改善傳統多孔金屬膜材料柔韌性較差、機械強度不足、孔徑分布不均一等缺點。

本發明采取的具體技術方案如下：

一方面，本發明提供了一種管狀多孔金屬膜，所述管狀多孔金屬膜所述管狀多孔金屬膜以金屬網為原料經機械卷制、電沉積錨定和高溫燒結等工藝制備而成。

優選地，所述的多孔金屬膜的外徑為1～100mm，平均膜孔徑為0.1～20.0μm，孔隙率為20％～60％。

另一方面，本發明提供了上述管狀多孔金屬膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)以金屬網為原料，通過薄板卷板機將金屬網卷制成緊實的管狀結構，然后采用陰極電沉積金屬單質的方式進行錨定得到管狀前驅體膜；

(2)將管狀前驅體膜置于惰性或還原性氣氛下進行高溫燒結，得到管狀多孔金屬膜。

優選地，步驟(1)中管狀前驅體膜的制備工藝具體包括：①將金屬網裁剪成一定尺寸的矩形，置于薄板板材卷板機中，設置卷板機參數，卷制成致密的管狀結構；②將該卷制的管狀多層金屬網置于對應的電解液中，以管狀多層金屬網為陰極，鉑電極、石墨電極或對應的金屬電極等為陽極，采用電沉積金屬單質的方式將金屬網的各網面之間進行錨定，得到前驅體膜。