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一步熱處理法制備鈣鈦礦中空纖維膜

來源: X-MOL 2017-07-13 15:48:55

隨著現代社會的發展，膜分離技術逐漸成為解決環境污染、能源短缺等重大社會問題的重要技術之一。近年來，由于鈣鈦礦（ABO3-δ）中空纖維（hollow fiber）膜獨特的優點（如高裝填密度、快速傳質等），該材料具有十分廣闊的應用前景，可用于固態氧化物燃料電池、氣體（如O2、H2、CO2、NOx）分離和催化膜反應器等諸多能源環境領域。傳統的制備方法不僅耗時、耗能、耗勞動力，而且無法獲得具有準確化學計量比的鈣鈦礦中空纖維膜，直接導致性能偏低。因此，設計開發出經濟、可靠和簡單的制備方法是實現鈣鈦礦中空纖維膜產業化應用面臨的巨大挑戰。

南京工業大學的金萬勤教授（點擊查看介紹）團隊設計開發的一步熱處理法制備鈣鈦礦中空纖維膜顛覆性地解決了上述問題。該團隊直接用廉價易得的原材料（如碳酸鋇、氧化鐵、氧化鈷等）經過相轉化和熱處理過程來制備鈣鈦礦中空纖維膜，展現出巨大的優勢（圖1b）。與傳統方法相比，該方法能夠節約50%左右的時間、降低50%左右的能耗，實現零排放，還能夠精確控制鈣鈦礦材料的化學計量比，優化燒結過程（降低燒結溫度、減少燒結時間）并獲得高性能鈣鈦礦中空纖維膜。值得注意的是，通過這種方法制備的鈣鈦礦中空纖維膜用于純氧制備過程時，氧滲透通量能夠達到12.5 mL?min?1?cm?2（900 ℃），超過了工業化應用的理想值（10 mL?min?1?cm?2，950 ℃）。該方法不僅顛覆了傳統的制備觀念，而且非常有潛力將基于鈣鈦礦中空纖維膜的固態器件推向工業化應用。

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