聚砜/钌纳米簇中空纤维膜的制备及其在费托合成中的应用

【作者】 邓邦超； 张爱清；

【机构】 中南民族大学化学与材料科学学院；

【摘要】 膜催化反应器是将膜的分离作用和催化反应过程有效结合的一种反应工艺。聚砜作为一种理想的膜载体,具有高通量、高选择性、热稳定性好、化学稳定性强等优点。本课题设计、制备单分散钌纳米金属簇/聚砜杂化膜反应器。用颗粒粒径分布窄、形貌结构确定的钌纳米簇与聚砜制备杂化膜,运用原位FTIR、原位XRD、原位XPS、TEM等手段考察金属纳米粒子的性状及其与聚砜高分子主链间的相互作用。制备杂化中空纤维膜反应器,用作费-托（F-T）合成的膜催化反应器。该反应器中H₂和CO透过聚砜膜时与包埋其中的钌纳米簇相遇并发生催化反应,生成物透过膜而自然与催化剂分离。由于H₂和CO在聚砜膜中的透过性能具有可调性,因此可以通过调节聚砜的结构和钌负载量来调控F-T合成产物的选择性;同时钌纳米簇包埋在膜中可有效防止其团聚,提高其催化活性与寿命。研究发现,负载钌后,聚砜/钌纳米簇杂化膜对H₂和CO的选择透过能力有所提高（Tab.1）。主要原因是杂化膜中钌聚砜中硫、氧原子存在某种配位作用,这种配位作用会使得聚砜分子链的运动能力降低,相比CO,这种影响对分子自由程较小的H₂较弱,因此选择透过性提高。为提高F-T合成催化剂的活性寿命及F-T产物的选择性提供了新的思路。更多还原