[发明专利]透氢钯复合膜制备中缺陷的修补方法

说明书

技术领域

本发明涉及透氢钯复合膜制备中完整性缺陷的修补方法，用于制备钯复合膜过程中缺陷的修补，用于制备具有超薄、致密钯层的钯复合膜。

技术背景

由于钯膜具有优异的选择性透氢能力，良好的耐高温性能，除了用作氢气分离和纯化器外，在加氢、脱氢反应器中也具有广阔的应用前景。目前，研究者对钯及其合金复合透氢膜进行了大量的研究并取得了显著的成果，主要集中在钯复合膜的制备及渗透测试。

目前，钯复合膜在走向规模化应用过程中所面临的挑战主要有：1、由于钯的价格比较昂贵，因此如何在保证膜层具有很好的完整性的同时不断降低膜层的厚度，来增加膜的渗透通量，降低制备成本；2、怎样选择合适的支撑体，优化钯复合膜制备工艺，简化制备过程，缩短制备时间；3、如何提高钯复合膜在高温及热循环过程中复合膜的稳定性，增加膜的使用寿命。

目前，钯复合膜的制备方法主要有化学气相沉积法（CVD）、物理气相沉积法（PVD）、化学镀法（ELP）、电镀法（EPD）、光催化沉积法（PCD）等，每一种方法都有各自的优缺点，其中化学镀法是当前使用最为广泛钯复合膜制备方法。化学镀又叫无电镀，是在无外加电流的情况下，通过化学反应还原金属盐，同时，反应生成的金属还能继续催化该化学反应，从而实现金属层的增长、增厚，形成连续的金属膜。化学镀几乎可以在各种形状和材质的载体上镀膜，并且制备的膜层具有气密性好、与支撑材料结合力高等诸多优点，它已被公认为是制备多孔材料负载型金属膜的最成功的首选方法。

除镀膜技术和条件外，膜层质量的好坏还受到多孔支撑体的物理、化学特点的制约。多孔支撑体表面越光滑、孔径越小，则容易制备出完整、致密的膜层，但这样的支撑体的价格更高，且膜层与支撑体之间附着力较差；相反，低成本的多孔支撑体表面往往比较粗糙，孔径较大且孔径分布较宽，在这种支撑体表面容易制备附着力较高的膜层，但难以获得完整、致密的膜层，增加膜的厚度固然是减少缺点的有效手段，但这样会大大增加复合膜的制备成本，并且严重影响复合膜的渗透通量。有时候，膜缺陷仅仅只是一个或几个孔缺陷，为此全面增加膜层厚度显然是不可缺的。由于“马太效应”的影响，毒液中的金属粒子往往优先沉积在已经致密的膜上，因此，最好的办法是对膜缺陷进行局部的修补，这对制备超薄、致密钯复合膜尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为了修补由于支撑体及制备工艺等原因造成的钯复合膜中膜层的部分缺陷。

本发明是透氢钯复合膜制备中缺陷的修补方法，其步骤为：

（1）将粒径为1~100 nm的纳米级钯粉体，以溶剂的重量为基准，按照重量百分比0.05~20%的比例加入到有机溶剂或水中，通过加入以溶剂重量为基准的重量百分比为0.1~5%的分散剂和0.1~5%的增稠剂，制备出分散均匀、稳定的纳米钯悬浮浆料；

（2）运用常规化学镀法在洁净后的多孔支撑体上制备出厚度为0.1~5 μm的钯膜；

（3）将步骤（2）中制备的钯复合膜浸入到步骤（1）中所制备的纳米钯悬浮浆料中进行浸浆吸附，根据毛细过滤时在缺陷处优先吸附的原理，利用抽负压的方法，将悬浮浆料中的纳米钯粉体吸附在钯复合膜表面的缺陷处，浸浆时间为10~300秒，实现粉体对缺陷处的填充、修补；

（4）将在步骤（3）中用纳米钯粉体修补后的钯复合膜放入常规的化学镀溶液中进行化学镀钯，最终制备出超薄、致密的钯复合膜。

本发明的有益效果是：能对由于支撑体及制备工艺等原因造成的钯复合膜的膜层的部分缺陷进行有效的修补，使得膜层可以在很薄的情况下实现完整、致密的要求，实现了不影响氢气选择性的同时降低成本、增加氢气通量的目的。本发明具有操作简单、节省劳动量的特点。本发明方法制备的钯复合膜的膜层表面平整度高、光泽度好、膜层均匀、支撑体结合力高。

附图说明

图1是钯复合膜制备方法步骤（1）的示意图，图2是步骤（2）的示意图，图3是步骤（3）的示意图，图4是步骤（4）的示意图，图5是实例一所制备的钯复合膜表面SEM图，图6是实例一所制备的钯复合膜XRD图。

具体实施方式

本发明的技术方案为：根据毛细过滤时在缺陷处优先吸附的原理，利用抽负压的方法，在化学镀钯过程中采用纳米钯微粒对缺陷的有效修补，最终制备出具有超薄、致密、完整性好的钯层的钯复合膜。

如图1~图4所示，本发明是透氢钯复合膜制备中缺陷的修补方法，其步骤为：