【摘 要】
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本文用高温热解高聚物的方法制备纳米孔碳膜,用来分离小分子气体,如:H2,He,CH4,CO2和N2。利用单质气体的渗透率来计算纳米孔碳膜对各气体的理想分离系数。碳膜的制备我们主要
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本文用高温热解高聚物的方法制备纳米孔碳膜,用来分离小分子气体,如:H2,He,CH4,CO2和N2。利用单质气体的渗透率来计算纳米孔碳膜对各气体的理想分离系数。碳膜的制备我们主要用以下两种方法:以铝溶胶修饰过的α–Al2O3管或不锈钢管为支撑体,以聚酰亚胺的吡咯烷酮溶胶为前驱体,在惰性气体氮气的保护下,于600700℃下直接碳化前驱体制备碳膜,并通过改变碳化的条件,来考察其气体分离的效果。结果表明所制得的膜主要以努森扩散的机理进行气体传质。将含镍的化合物溶解于聚酰亚胺溶胶中,形成含镍的前驱体,以修饰过的多孔α–Al2O3管为支撑体,通过高温碳化高聚物和镍催化CH4裂解进行气相沉积相结合的方法制备纳米孔分子筛膜,运用测定单气体的渗透率来表征膜的分离性能,并与不加镍情况下制得的碳膜相比较。此种方法下H2/N2和H2/CH4的理想分离系数分别为8.4和14,远大于按努森扩散下的理论分离系数,表明是按分子筛分的机理进行气体分离。试验结果表明加镍制碳膜法一次炭化过程就可以获得结构完整,分离性能较好的纳米孔碳膜,大大降低制膜成本和时间。此外,对支撑体,前驱体和碳膜进行了一系列的表征,如空隙率,孔径分布的测定,FT-IR,XRD,SEM-EDX的分析,气体渗透率与温度压强的关系。
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