CN114797496B - 一种钯钽复合膜及其制备方法 - Google Patents

一种钯钽复合膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114797496B
CN114797496B CN202210553128.5A CN202210553128A CN114797496B CN 114797496 B CN114797496 B CN 114797496B CN 202210553128 A CN202210553128 A CN 202210553128A CN 114797496 B CN114797496 B CN 114797496B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tantalum
palladium
porous
porous tantalum
membrane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210553128.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114797496A (zh
Inventor
李广忠
李亚宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Original Assignee
Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research filed Critical Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Priority to CN202210553128.5A priority Critical patent/CN114797496B/zh
Publication of CN114797496A publication Critical patent/CN114797496A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114797496B publication Critical patent/CN114797496B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/022—Metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0039—Inorganic membrane manufacture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0039—Inorganic membrane manufacture
    • B01D67/0041—Inorganic membrane manufacture by agglomeration of particles in the dry state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • C01B3/503—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion characterised by the membrane
    • C01B3/505—Membranes containing palladium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/08—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/1601—Process or apparatus
    • C23C18/1633—Process of electroless plating
    • C23C18/1689—After-treatment
    • C23C18/1692—Heat-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C23C18/42—Coating with noble metals
    • C23C18/44—Coating with noble metals using reducing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F3/00—Brightening metals by chemical means
    • C23F3/04—Heavy metals
    • C23F3/06—Heavy metals with acidic solutions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/22—Thermal or heat-resistance properties

Abstract

本发明公开了一种钯钽复合膜，包括钽基体和分别设置在钽基体表面的多孔钽膜，多孔钽膜上均设置有钯膜，且钽基体为厚度100μm的钽箔，多孔钽膜由粒径1μm～6μm的球形钽粉单层分散组成，钯膜的厚度不超过3μm；本发明钯钽复合膜的制备方法包括：一、钽基体表面处理；二、配制钽粉浆料；三、钽粉浆料喷涂到钽基体上；四、烧结得多孔钽/钽/多孔钽；五、多孔钽/钽/多孔钽的表面活化；六、水合肼溶液处理；七、化学镀钯；八、退火得钯钽复合膜。本发明通过引入多孔钽膜形成不连续分布空隙，扩大了钯膜的面积，实现了高效氢分离，增强了钯钽复合膜的耐冷热温度冲击性；本发明的制备方法简单，流程短。

Description

一种钯钽复合膜及其制备方法
技术领域
本发明属于氢渗透膜材料及金属复合膜技术领域，特别涉及了一种钯钽复合膜及其制备方法。
背景技术
氢气作为能量的载体，具有清洁、无污染、效率高以及可储存等优点，同时氢气来源丰富，可以通过电解或光解水、生物质转化以及石油、天然气的反应转化等制氢。氢能源作为新兴能源，可以满足来自资源、环境以及可持续发展的要求，并且在石油化工行业、电子工业、电力工业以及汽车等行业都需要大量的氢能源。随着氢能源的逐渐应用，高纯氢气需求日益增加。由于制备的氢气中掺杂着各种杂质，如CO、CO2、H2S等，因此，氢气纯化技术的研发越来越得到重视。目前，用于氢气提纯的方法主要有变压吸附法、低温蒸馏法以及膜分离法。其中，膜分离氢气提纯法操作简单、成本低廉，获得越来越多研究者的关注。
经过近30年的研究，钯及其合金(如Pd-Ag/Cu/Au)已成为目前应用于氢分离(或渗氢)领域唯一商业化的合金膜，经分离后的氢气纯度高达99.999％。然而，钯资源稀缺且价格昂贵(～35万元/千克)，不适合大规模生产，亟待开发低成本高渗氢性能的新型金属膜材料。
为了解决上述问题，各国学者纷纷将目标瞄准了价格低廉且氢渗透性能更高的5B族金属(Nb、V和Ta等)并进行了大量研究。然而由于金属钽等5B族金属对氢分子解离能力弱、且表面容易形成一层致密氧化膜而大大降低了氢的渗透性。
因此，开发透氢效率高、耐冷热温度冲击性强的钯钽复合膜材料，是当前基于钯膜分离的氢气纯化技术研究的重点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种钯钽复合膜。该钯钽复合膜在钽基体与钯膜之间引入多孔钽膜作为中间层形成不连续分布空隙，有效扩大了钯膜的面积，实现了高效氢分离，同时实现了快速升降温过程中钯膜的自由伸缩，增强了钯钽复合膜的耐冷热温度冲击性，并有效释放热应力，提高了钯钽复合膜的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种钯钽复合膜，其特征在于，包括钽基体和分别设置在钽基体上表面与下表面的多孔钽膜，所述上表面与下表面的多孔钽膜上均设置有钯膜，且钽基体为厚度100μm的钽箔，多孔钽膜由粒径1μm～6μm的球形钽粉单层分散组成，钯膜的厚度不超过3μm。
本发明的钯钽复合膜具有钯膜/多孔钽/钽/多孔钽/钯膜结构，该结构以钽箔作为基体，在钽基体表面设置钯膜用于氢分离(或渗氢)，通过在钽基体与钯膜之间引入多孔钽膜作为中间层，并限定多孔钽膜由粒径1μm～6μm的球形钽粉单层分散组成，以得到超薄、均匀的多孔钽膜，该多孔钽膜具有多孔特性且表面高低不平，在钽基体与钯膜之间形成不连续分布空隙，有效扩大了钯膜的面积，实现了高效氢分离，同时使得钯钽复合膜用于氢分离的快速升降温过程中，钯膜实现自由伸缩，避免了钯膜与钽基体之间由于热膨胀系数不一致造成的剪切应力，进而保证了钯钽复合膜的快速升降温稳定性，增强了钯钽复合膜的耐冷热温度冲击性，且有利于钯膜有效释放热应力，提高了钯钽复合膜的使用寿命。
另外，本发明还提供了一种制备如上述的钯钽复合膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、依次采用280#、600#、1000#的砂纸对钽基体进行打磨，然后进行化学抛光，再采用去离子水清洗干净并用氮气吹干，得到处理后的钽基体；所述化学抛光采用的抛光液为含有3wt％硫酸铵的氢氟酸混合溶液，化学抛光的时间为30min；
步骤二、将粒径1μm～6μm、且D90小于5.6μm的球形钽粉分散到聚乙烯醇缩丁醛溶液中，得到钽粉浆料；所述钽粉浆料中球形钽粉的质量含量为45％～65％；
步骤三、将步骤二中得到的钽粉浆料喷涂到步骤一中得到的处理后的钽基体的上表面和下表面，得到喷涂坯体；所述喷涂的压力为0.45MPa～0.60MPa；
步骤四、将步骤三中得到的喷涂坯体置于高温真空炉中，在真空度3.0×10-3Pa～9.0×10-2Pa、温度1650℃～1750℃的条件下烧结1h～2h，得到多孔钽/钽/多孔钽；
步骤五、将氯化钯溶解到无水乙醇中，配制得到浓度为0.6g/L～1.0g/L的活化剂溶液，然后将活化剂溶液涂覆到步骤四中得到的多孔钽/钽/多孔钽的上表面和下表面，在真空度3.0×10-3Pa～9.0×10-2Pa的条件下进行热处理，得到活化后的多孔钽/钽/多孔钽；
步骤六、将步骤五中得到的活化后的多孔钽/钽/多孔钽浸泡在1mol/L的水合肼溶液中处理10min～15min；
步骤七、将步骤六中经处理后的多孔钽/钽/多孔钽放置于化学镀钯水溶液中，在45℃～60℃的条件下加入10mL/L的水合肼溶液，对多孔钽/钽/多孔钽中多孔钽的表面进行化学镀钯30min～90min形成钯膜，得到钯膜/多孔钽/钽/多孔钽/钯膜；所述化学镀钯水溶液中含有氯化钯、氨水和EDTA二钠；
步骤八、将步骤七中得到的钯膜/多孔钽/钽/多孔钽/钯膜在真空度3.0×10-3Pa～9.0×10-2Pa、温度500℃的条件下退火处理2h，得到钯钽复合膜。
本发明先采用喷涂方式将钽粉浆料涂覆在处理后的钽基体上、下表面，经烧结得到多孔钽/钽/多孔钽，在钽基体表面获得均匀分布的多孔钽膜，然后喷涂活化剂溶液并热处理进行活化，并浸泡在水合肼溶液中处理，使得部分钯离子被水合肼溶液还原为高活性的钯颗粒籽晶，再进行化学镀在两侧多孔钽表面镀覆，实现了钯膜的均匀生长，得到钯膜/多孔钽/钽/多孔钽/钯膜，经退火处理得到钯钽复合膜。相较于传统采用氯化锡敏化、氯化钯活化引入锡元素、不利于获得致密钯膜的缺陷，本发明采用氯化钯直接活化，结合真空热处理进行活化，有效避免了锡元素的引入，且不会对钽基体造成氧化，提高了钯钽复合膜的质量；该制备工艺流程短，提高了制备效率。
上述的方法，其特征在于，步骤五中所述热处理的温度为500℃～600℃，时间为30min～60min。
上述的方法，其特征在于，步骤七中所述化学镀钯水溶液的组成为：氯化钯3g/L～5g/L，质量浓度25％～28％的氨水380mL/L～650mL/L，EDTA二钠45g/L～65g/L，其余为水。该组成的化学镀钯水溶液的性能稳定，有利于实现钯膜的均匀生长，且适宜长时间使用。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的钯钽复合膜在钽基体与钯膜之间引入多孔钽膜作为中间层形成不连续分布空隙，有效扩大了钯膜的面积，实现了高效氢分离，同时实现了快速升降温过程中钯膜的自由伸缩，避免了钯膜与钽基体之间由于热膨胀系数不一致造成的剪切应力，增强了钯钽复合膜的耐冷热温度冲击性，并有效释放热应力，提高了钯钽复合膜的使用寿命。
2、本发明的钯钽复合膜中引入多孔钽膜结构，利用单层分散钽膜具有多孔且高低不平的结构特性，使得钯膜的表面凹凸起伏，扩大了氢分子与钯膜的接触面积，促进了氢分子在催化分解材料即钯膜表面的吸附、分解和扩散过程，进一步提高了钯钽复合膜的氢分离效率。
3、本发明的钯钽复合膜的氢分离效率高、耐冷热温度冲击性强，适用于作为透氢膜应用到煤制氢等行业的氢纯化工艺中。
4、本发明的钯钽复合膜制备方法简单，流程短，易操作，成本低，易于实现。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明钯钽复合膜的结构示意图。
附图标记说明:
1—钽基体； 2—多孔钽膜； 3—钯膜。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例的钯钽复合膜包括钽基体1和分别设置在钽基体1上表面与下表面的多孔钽膜2，所述上表面与下表面的多孔钽膜2上均设置有钯膜3，且钽基体1为直径20mm、厚度100μm的圆形钽箔，多孔钽膜2由粒径1μm～6μm的球形钽粉单层分散组成，钯膜3的厚度为2.9μm。
本实施例的钯钽复合膜的制备方法包括以下步骤：
步骤一、依次采用280#、600#、1000#的砂纸对钽基体进行打磨，然后进行化学抛光，再采用去离子水清洗干净并用氮气吹干，得到处理后的钽基体；所述化学抛光采用的抛光液为含有3wt％硫酸铵的氢氟酸混合溶液，化学抛光的时间为30min；
步骤二、将粒径1μm～6μm、且D90小于5.6μm的球形钽粉分散到聚乙烯醇缩丁醛溶液中，得到钽粉浆料；所述钽粉浆料中球形钽粉的质量含量为45％；
步骤三、将步骤二中得到的钽粉浆料喷涂到步骤一中得到的处理后的钽基体的上表面和下表面，得到喷涂坯体；所述喷涂的压力为0.45MPa；
步骤四、将步骤三中得到的喷涂坯体置于高温真空炉中，在真空度3.0×10-3Pa、温度1650℃的条件下烧结2h，得到多孔钽/钽/多孔钽；
步骤五、将0.06g氯化钯溶解到100mL无水乙醇中，配制得到浓度为0.6g/L的活化剂溶液，然后将活化剂溶液涂覆到步骤四中得到的多孔钽/钽/多孔钽的上表面和下表面，在真空度3.0×10-3Pa、500℃的条件下进行热处理60min，得到活化后的多孔钽/钽/多孔钽；
步骤六、将步骤五中得到的活化后的多孔钽/钽/多孔钽浸泡在1mol/L的水合肼溶液中处理10min；
步骤七、将步骤六中经处理后的多孔钽/钽/多孔钽放置于化学镀钯水溶液中，在45℃的条件下加入10mL/L的水合肼溶液，对多孔钽/钽/多孔钽中多孔钽的表面进行化学镀钯90min形成钯膜，得到钯膜/多孔钽/钽/多孔钽/钯膜；所述化学镀钯水溶液的组成为：氯化钯3g/L，质量浓度25％～28％的氨水380mL/L，EDTA二钠45g/L，其余为水；
步骤八、将步骤七中得到的钯膜/多孔钽/钽/多孔钽/钯膜在真空度3.0×10-3Pa、温度500℃的条件下退火处理2h，得到钯钽复合膜。
实施例2
如图1所示，本实施例的钯钽复合膜包括钽基体1和分别设置在钽基体1上表面与下表面的多孔钽膜2，所述上表面与下表面的多孔钽膜2上均设置有钯膜3，且钽基体1为直径23mm、厚度100μm的圆形钽箔，多孔钽膜2由粒径1μm～6μm的球形钽粉单层分散组成，钯膜3的厚度为1.8μm。
本实施例的钯钽复合膜的制备方法包括以下步骤：
步骤一、依次采用280#、600#、1000#的砂纸对钽基体进行打磨，然后进行化学抛光，再采用去离子水清洗干净并用氮气吹干，得到处理后的钽基体；所述化学抛光采用的抛光液为含有3wt％硫酸铵的氢氟酸混合溶液，化学抛光的时间为30min；
步骤二、将粒径1μm～6μm、且D90小于5.6μm的球形钽粉分散到聚乙烯醇缩丁醛溶液中，得到钽粉浆料；所述钽粉浆料中球形钽粉的质量含量为50％；
步骤三、将步骤二中得到的钽粉浆料喷涂到步骤一中得到的处理后的钽基体的上表面和下表面，得到喷涂坯体；所述喷涂的压力为0.52MPa；
步骤四、将步骤三中得到的喷涂坯体置于高温真空炉中，在真空度6.0×10-2Pa、温度1700℃的条件下烧结1.5h，得到多孔钽/钽/多孔钽；
步骤五、将0.08g氯化钯溶解到100mL无水乙醇中，配制得到浓度为0.8g/L的活化剂溶液，然后将活化剂溶液涂覆到步骤四中得到的多孔钽/钽/多孔钽的上表面和下表面，在真空度6.0×10-2Pa、550℃的条件下进行热处理45min，得到活化后的多孔钽/钽/多孔钽；
步骤六、将步骤五中得到的活化后的多孔钽/钽/多孔钽浸泡在1mol/L的水合肼溶液中处理12min；
步骤七、将步骤六中经处理后的多孔钽/钽/多孔钽放置于化学镀钯水溶液中，在52℃的条件下加入10mL/L的水合肼溶液，对多孔钽/钽/多孔钽中多孔钽的表面进行化学镀钯60min形成钯膜，得到钯膜/多孔钽/钽/多孔钽/钯膜；所述化学镀钯水溶液的组成为：氯化钯4g/L，质量浓度25％～28％的氨水500mL/L，EDTA二钠55g/L，其余为水；
步骤八、将步骤七中得到的钯膜/多孔钽/钽/多孔钽/钯膜在真空度6.0×10-2Pa、温度500℃的条件下退火处理2h，得到钯钽复合膜。
实施例3
如图1所示，本实施例的钯钽复合膜包括钽基体1和分别设置在钽基体1上表面与下表面的多孔钽膜2，所述上表面与下表面的多孔钽膜2上均设置有钯膜3，且钽基体1为直径23mm、厚度100μm的圆形钽箔，多孔钽膜2由粒径1μm～6μm的球形钽粉单层分散组成，钯膜3的厚度为2.1μm。
本实施例的钯钽复合膜的制备方法包括以下步骤：
步骤一、依次采用280#、600#、1000#的砂纸对钽基体进行打磨，然后进行化学抛光，再采用去离子水清洗干净并用氮气吹干，得到处理后的钽基体；所述化学抛光采用的抛光液为含有3wt％硫酸铵的氢氟酸混合溶液，化学抛光的时间为30min；
步骤二、将粒径1μm～6μm、且D90小于5.6μm的球形钽粉分散到聚乙烯醇缩丁醛溶液中，得到钽粉浆料；所述钽粉浆料中球形钽粉的质量含量为65％；
步骤三、将步骤二中得到的钽粉浆料喷涂到步骤一中得到的处理后的钽基体的上表面和下表面，得到喷涂坯体；所述喷涂的压力为0.60MPa；
步骤四、将步骤三中得到的喷涂坯体置于高温真空炉中，在真空度9.0×10-2Pa、温度1750℃的条件下烧结1h，得到多孔钽/钽/多孔钽；
步骤五、将0.10g氯化钯溶解到100mL无水乙醇中，配制得到浓度为1.0g/L的活化剂溶液，然后将活化剂溶液涂覆到步骤四中得到的多孔钽/钽/多孔钽的上表面和下表面，在真空度9.0×10-2Pa、600℃的条件下进行热处理30min，得到活化后的多孔钽/钽/多孔钽；
步骤六、将步骤五中得到的活化后的多孔钽/钽/多孔钽浸泡在1mol/L的水合肼溶液中处理15min；
步骤七、将步骤六中经处理后的多孔钽/钽/多孔钽放置于化学镀钯水溶液中，在60℃的条件下加入10mL/L的水合肼溶液，对多孔钽/钽/多孔钽中多孔钽的表面进行化学镀钯30min形成钯膜，得到钯膜/多孔钽/钽/多孔钽/钯膜；所述化学镀钯水溶液的组成为：氯化钯5g/L，质量浓度25％～28％的氨水650mL/L，EDTA二钠65g/L，其余为水；
步骤八、将步骤七中得到的钯膜/多孔钽/钽/多孔钽/钯膜在真空度9.0×10-2Pa、温度500℃的条件下退火处理2h，得到钯钽复合膜。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种钯钽复合膜，其特征在于，由钽基体、分别设置在钽基体上表面与下表面的多孔钽膜以及分别设置在上表面与下表面的多孔钽膜外的钯膜组成，且钽基体为厚度100μm的钽箔，多孔钽膜由粒径1μm~6μm的球形钽粉单层分散组成，钯膜的厚度不超过3μm；该钯钽复合膜由包括以下步骤的方法制备得到：
步骤一、依次采用280#、600#、1000#的砂纸对钽基体进行打磨，然后进行化学抛光，再采用去离子水清洗干净并用氮气吹干，得到处理后的钽基体；所述化学抛光采用的抛光液为含有3wt%硫酸铵的氢氟酸混合溶液，化学抛光的时间为30min；
步骤二、将粒径1μm~6μm、且D90小于5.6μm的球形钽粉分散到聚乙烯醇缩丁醛溶液中，得到钽粉浆料；所述钽粉浆料中球形钽粉的质量含量为45%~65%；
步骤三、将步骤二中得到的钽粉浆料喷涂到步骤一中得到的处理后的钽基体的上表面和下表面，得到喷涂坯体；所述喷涂的压力为0.45MPa~0.60MPa；
步骤四、将步骤三中得到的喷涂坯体置于高温真空炉中，在真空度3.0×10-3Pa~9.0×10-2Pa、温度1650℃~1750℃的条件下烧结1h~2h，得到多孔钽/钽/多孔钽；
步骤五、将氯化钯溶解到无水乙醇中，配制得到浓度为0.6g/L~1.0g/L的活化剂溶液，然后将活化剂溶液涂覆到步骤四中得到的多孔钽/钽/多孔钽的上表面和下表面，在真空度3.0×10-3Pa~9.0×10-2Pa的条件下进行热处理，得到活化后的多孔钽/钽/多孔钽；
步骤六、将步骤五中得到的活化后的多孔钽/钽/多孔钽浸泡在1mol/L的水合肼溶液中处理10min~15min；
步骤七、将步骤六中经处理后的多孔钽/钽/多孔钽放置于化学镀钯水溶液中，在45℃~60℃的条件下加入10mL/L的水合肼溶液，对多孔钽/钽/多孔钽中多孔钽的表面进行化学镀钯30min~90min形成钯膜，得到钯膜/多孔钽/钽/多孔钽/钯膜；所述化学镀钯水溶液中含有氯化钯、氨水和EDTA二钠；
步骤八、将步骤七中得到的钯膜/多孔钽/钽/多孔钽/钯膜在真空度3.0×10-3Pa~9.0×10-2Pa、温度500℃的条件下退火处理2h，得到钯钽复合膜。
2.根据权利要求1所述的一种钯钽复合膜，其特征在于，步骤五中所述热处理的温度为500℃~600℃，时间为30min~60min。
3.根据权利要求1所述的一种钯钽复合膜，其特征在于，步骤七中所述化学镀钯水溶液的组成为：氯化钯3g/L~5g/L，质量浓度25%~28%的氨水380mL/L~650mL/L，EDTA二钠45g/L~65g/L，其余为水。
CN202210553128.5A 2022-05-20 2022-05-20 一种钯钽复合膜及其制备方法 Active CN114797496B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210553128.5A CN114797496B (zh) 2022-05-20 2022-05-20 一种钯钽复合膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210553128.5A CN114797496B (zh) 2022-05-20 2022-05-20 一种钯钽复合膜及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114797496A CN114797496A (zh) 2022-07-29
CN114797496B true CN114797496B (zh) 2023-07-25

Family

ID=82517257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210553128.5A Active CN114797496B (zh) 2022-05-20 2022-05-20 一种钯钽复合膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114797496B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115772662A (zh) * 2022-11-24 2023-03-10 西北有色金属研究院 一种多孔钯膜的制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1628898A (zh) * 2003-12-19 2005-06-22 雷敏宏 用于高纯度氢气纯化的支撑式钯膜的制备方法
CN1946469A (zh) * 2004-07-26 2007-04-11 丰田自动车株式会社 透氢膜、装有该透氢膜的燃料电池和氢提取装置、以及制造该透氢膜的方法
CN101193693A (zh) * 2005-09-27 2008-06-04 住友电气工业株式会社 氢渗透膜和使用该氢渗透膜的燃料电池
CN102011108A (zh) * 2009-09-08 2011-04-13 中国科学院大连化学物理研究所 一种制备高比表面积超薄钯膜的化学镀方法
CN102824821A (zh) * 2012-09-06 2012-12-19 重庆大学 镶嵌结构复合金属氢分离膜
JP2021058889A (ja) * 2016-03-30 2021-04-15 株式会社ハイドロネクスト 水素分離膜の製造方法及び水素分離膜
CN112957912A (zh) * 2021-01-29 2021-06-15 中国工程物理研究院材料研究所 一种多层选择性氢渗透复合膜及其制备和应用

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003220048A1 (en) * 2002-03-05 2003-09-22 Eltron Research, Inc. Hydrogen transport membranes
EP1499452B1 (en) * 2002-04-03 2013-12-18 Colorado School Of Mines Process for preparing palladium alloy composite membranes for use in hydrogen separation
RU130987U1 (ru) * 2013-01-29 2013-08-10 Александр Иосифович Лившиц Мембрана для выделения водорода из газовых смесей
CN105774171A (zh) * 2014-12-24 2016-07-20 北京有色金属研究总院 一种多孔载体表面钯或钯合金复合膜及其制备方法
CN104492279A (zh) * 2014-12-24 2015-04-08 沈阳工程学院 一种从煤制合成气中分离氢气的抗硫钯复合膜的制备方法
CN212548925U (zh) * 2020-06-22 2021-02-19 西北有色金属研究院 一种氢纯化用竹节状复合钯膜管
CN113737171B (zh) * 2021-09-10 2022-09-02 西北有色金属研究院 一种多孔钽膜的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1628898A (zh) * 2003-12-19 2005-06-22 雷敏宏 用于高纯度氢气纯化的支撑式钯膜的制备方法
CN1946469A (zh) * 2004-07-26 2007-04-11 丰田自动车株式会社 透氢膜、装有该透氢膜的燃料电池和氢提取装置、以及制造该透氢膜的方法
CN101193693A (zh) * 2005-09-27 2008-06-04 住友电气工业株式会社 氢渗透膜和使用该氢渗透膜的燃料电池
CN102011108A (zh) * 2009-09-08 2011-04-13 中国科学院大连化学物理研究所 一种制备高比表面积超薄钯膜的化学镀方法
CN102824821A (zh) * 2012-09-06 2012-12-19 重庆大学 镶嵌结构复合金属氢分离膜
JP2021058889A (ja) * 2016-03-30 2021-04-15 株式会社ハイドロネクスト 水素分離膜の製造方法及び水素分離膜
CN112957912A (zh) * 2021-01-29 2021-06-15 中国工程物理研究院材料研究所 一种多层选择性氢渗透复合膜及其制备和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN114797496A (zh) 2022-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114797496B (zh) 一种钯钽复合膜及其制备方法
JP2003277034A (ja) 基質表面におけるカーボンナノチューブの低温直接合成法
CN103601175A (zh) 一种氮掺杂石墨烯的制备方法
CN111360272A (zh) 一种氧化物界面增韧非晶基复合材料及其制备方法
CN108816221A (zh) 一种氧化铝为载体的钌基氨合成催化剂的制备方法
CN110845752B (zh) 一种具有仿生结构的复合石墨烯导热薄膜及其制备
CN102443796B (zh) 一种多孔Fe-Al金属间化合物涂层及其制备方法
WO2009102009A1 (ja) 水素分離用フィルム状自立金属薄膜およびその製造方法
CN110697695A (zh) 一种石墨烯增强金属基泡沫骨架结构复合材料的制备方法
CN109841841B (zh) 一种高温燃料电池阴极材料及其制备和应用
CN112281016A (zh) 一种透氢用钯合金及其制备方法
CN111495210B (zh) 一种超薄液态金属复合膜及制备方法和应用
CN112281004A (zh) 一种管状钯合金膜的制备方法
JP3045329B2 (ja) 水素分離膜の製造方法
CN111170317B (zh) 一种石墨烯改性金刚石/铜复合材料的制备方法
CN116651230A (zh) 一种钯铜复合膜的制备方法
CN111690916B (zh) 一种多孔复合支撑体表面化学镀钯的方法
CN112531178A (zh) 一种燃料电池阴极多金属掺杂多元非金属氧还原催化剂及其制备方法
CN113061768A (zh) 一种弥散强化铜基复合材料的制备方法
CN111545076B (zh) 一种电场稳定液态金属复合膜及其制备方法和应用
CN115772662A (zh) 一种多孔钯膜的制备方法
CN117065582A (zh) 一种Pd/(TaHfNbZr)N/TaZr复合膜及其制备方法
CN109536935B (zh) 一种复合金属层镀覆巴基纸复合材料的制备方法
CN115477371B (zh) 一种掺杂金刚石-氧化铅耦合电极及其制备方法和应用
CN111111463B (zh) 一种具有间隙结构的指型钯基复合膜及制备和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant