[发明专利]一种梯度多孔自支撑对称陶瓷膜的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种梯度多孔自支撑对称陶瓷膜的制备方法，该梯度多孔自支撑对称陶瓷膜，包括位于中间的致密层和位于致密层两侧的梯度多孔层，梯度多孔层为梯度多孔结构，每侧的梯度多孔层的梯度多孔结构孔隙率从外侧向内侧递减，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、将陶瓷粉体、去离子水、分散剂、粘结剂、增塑剂、消泡剂进行混合，得到陶瓷浆料，定义为浆料I；

步骤2、将陶瓷粉体、造孔剂、去离子水、分散剂、粘结剂、增塑剂、消泡剂进行混合制成孔陶瓷浆料，按照造孔剂为陶瓷粉体与造孔剂质量百分比分别为10%、25%、40%分别制备得到可成孔陶瓷浆料II、可成孔陶瓷浆料III和可成孔陶瓷浆料IV；

步骤3、将步骤1得到的浆料I和步骤2得到的可成孔陶瓷浆料II、可成孔陶瓷浆料III和可成孔陶瓷浆料IV分别通过流延成型工艺制备薄膜胚体，依次定义为胚体I，胚体II，胚体III，胚体IV；

步骤4、将步骤3制备得到的薄膜胚体按照胚体IV、胚体III、胚体II、胚体I、胚体II、胚体III、胚体IV的顺序叠层，采用真空热压工艺制备梯度多孔陶瓷膜胚体；

步骤5、将步骤4得到的梯度多孔陶瓷膜胚体在温度800℃以下脱脂，然后在温度为1000℃～1600℃烧结3h～5h，得到梯度多孔自支撑对称陶瓷膜；

所述步骤1和步骤2中陶瓷粉体包括混合氧离子电子导电陶瓷、混合质子电子导体陶瓷或包含了质子导电陶瓷相和电子导电陶瓷相的复合陶瓷；混合氧离子电子导电陶瓷包括氧化钽、氧化铌、氧化锆掺杂的SrCoO₃系列，La_xSr_1-xCo_yFe_1-yO₃, Ba_xSr_1-xCo_yFe_1-yO₃,La_0.8Sr_0.2Cr_xFe_1-xO₃, La_xSr_1-xMnO₃中的一种或多种任意比例混合物；混合质子电子导体陶瓷包括过渡金属掺杂的BaCeO₃和SrCeO₃中的一种或多种任意比例混合物；包含了质子导电陶瓷相和电子导电陶瓷相的复合陶瓷如(1-x)(SrZrO₃)-x(SrFeO₃)，0x1；(1-x)Sr_0.95Ti_0.9Nb_0.1O_3-δ-xBaCe_0.2Zr_0.7Y_0.1O₃，0x1；(1-x)La₂₇W_3.5Mo_1.5O_55.5-δ-xLa_0.87Sr_0.13CrO_3-δ，0x1中的一种或多种任意比例混合物。

2.根据权利要求1所述的梯度多孔自支撑对称陶瓷膜的制备方法，其特征在于：所述中间的致密层和位于致密层两侧的梯度多孔层的总厚度为0.5mm～1.0mm。

3.根据权利要求2所述的梯度多孔自支撑对称陶瓷膜的制备方法，其特征在于：所述致密层的厚度为100µm～200µm。

4.根据权利要求1所述的梯度多孔自支撑对称陶瓷膜的制备方法，其特征在：所述步骤1中陶瓷粉体占陶瓷浆料质量的30wt%～50wt%；步骤2中陶瓷粉体与造孔剂占孔陶瓷浆料质量的30wt%。

5.根据权利要求1所述的梯度多孔自支撑对称陶瓷膜的制备方法，其特征在于：所述步骤2中造孔剂为石墨、淀粉和燃点在800℃以下的有机物中的一种或多种任意比例混合有机物。

6.一种根据权利要求1所述的梯度多孔自支撑对称陶瓷膜的应用，用于在膜反应器上进行分离空气中的氧气。