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SrCo0.4Fe0.4Zr0.2O3-d混合导体中空纤维膜的制备及其氧渗透性能

戚律 , 董学良 , 刘郑堃 , 张广儒 , 金万勤

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00871

基于相分离理论, 采用干湿法纺丝技术结合后续的烧结工艺, 制备出SrCo0.4Fe0.4Zr0.2O3-d(SCFZ)混合导体中空纤维膜. 借助于XRD、SEM、热膨胀分析以及氧渗透性能分析等手段, 分别对样品的晶相结构, 膜的微观形貌,中空纤维膜生坯的烧结行为以及膜的氧渗透通量进行了研究. 结果表明, 中空纤维膜晶相结构由钙钛矿主体相、 SrZrO3相及Co3O4相组成, SrZrO3相含量随烧结温度升高而增大. 膜断面邻近内外皮层均存在指状孔, 膜壁中部区域为海绵孔, 此结构由聚合物溶液沉浸相分离形成. 综合烧结行为, XRD及SEM结果, 再结合气密性和机械强度测试, 确定生坯适宜的烧结温度为1240℃. 在此条件下制备的SCFZ中空纤维膜力学性能优异, 三弯矩断裂强度达到74.19MPa, 在850℃时, 空气/氦气梯度下的氧渗透通量为2.9´10-7mol/(cm2·s), 并且在160 h的测试周期内保持稳定.

关键词: 干湿法纺丝 , hollow fibre membrane , mixed conducting oxide , oxygen permeation

SrCo0.4Fe0.4Zr0.2O3-δ混合导体中空纤维膜的制备及其氧渗透性能

戚律 , 董学良 , 刘郑堃 , 张广儒 , 金万勤

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00871

基于相分离理论,采用干湿法纺丝技术结合后续的烧结工艺,制备出SrCo0.4Fe0.4Zr0.2O3-δ(SCFZ)混合导体中空纤维膜.借助于XRD、SEM、热膨胀分析以及氧渗透性能分析等手段,分别对样品的晶相结构,膜的微观形貌,中空纤维膜生坯的烧结行为以及膜的氧渗透通量进行了研究.结果表明,中空纤维膜晶相结构由钙钛矿主体相、SrZrO3相及Co3O4相组成,SrZrO3相含量随烧结温度升高而增大.膜断面邻近内外皮层均存在指状孔,膜壁中部区域为海绵孔,此结构由聚合物溶液沉浸相分离形成.综合烧结行为,XRD及SEM结果,再结合气密性和机械强度测试,确定生坯适宜的烧结温度为1240℃.在此条件下制备的SCFZ中空纤维膜力学性能优异,三弯矩断裂强度达到74.19MPa,在850℃时,空气/氦气梯度下的氧渗透通量为2.9×10-7mol/(cm2.s),并且在160 h的测试周期内保持稳定.

关键词: 干湿法纺丝 , 中空纤维膜 , 混合导体氧化物 , 氧渗透

担载型中空纤维混合导体氧渗透膜的制备与性能研究

刘郑堃 , 朱佳伟 , 金万勤

无机材料学报 doi:10.15541/jim20140645

采用干湿法纺丝技术制备Sr0.7Ba0.3Fe0.9Mo0.1O3-δ(SBFM)中空纤维支撑体,以Nb2O5掺杂的SrCo0.8Fe0.2O3-δ(SCFNb)为膜材料,采用旋转喷涂结合共烧结技术制备出担载型SCFNb/SBFM中空纤维氧渗透膜.借助于XRD、SEM、热膨胀分析、透氧及膜反应性能测试等手段,分别对样品的晶相结构、膜微观结构、支撑体与膜层的烧结行为、膜的氧渗透通量及膜反应性能进行了研究.结果表明,膜层与支撑体的晶相结构仍保持钙钛矿主体相.支撑体具有单一海绵孔/指状孔结构,膜厚为5 μm且致密无缺陷,膜层与支撑体结合良好.在900℃时,氧渗透通量达到0.74 mL/(cm2·min).850℃下甲烷部分氧化膜反应稳定操作超过200 h,稳态下氧渗透通量为4.5 mL/(cm2·min).研究表明,担载型SCFNb/SBFM中空纤维氧渗透膜具有较高的氧渗透通量,同时具有良好的膜反应稳定性.

关键词: 担载型中空纤维膜 , 混合导体膜 , 透氧 , 膜反应

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