新型整体式微纤结构材料技术及其应用.pdf

第十一届全国青年催化会谊论文羹 新型整体式微纤结构材料技术及其应用+ 路勇“，李剑锋，姜芳婷，王苗苗，王红，陈丽，何鸣元 (华东师范大学上海市绿色化学与化_[过程绿色化重点实验室，上海200062 关键词：整体结构材料．氢气，氨，催化．吸附，电窖．燃料电池 化T过程强化和微反应技术己成为实现化工过程的高教、安全、环境友好、密集生产的新兴 拄术。美、德等发达国家已将之列为当前化学工程优先发展的三大领域之。。 l发展过程强化和微反应技术的新结构和新材料Il-61 我们掌握了 种烧结三维微纤网络结构化微米尺度催 Omm 化剂的制备技术．即通过烧结2—20岬直径、2—1 微纤(聚台物，金属或陶瓷)而形成叮裁剪的具肯大空隙 儡 率三维网状结构材料，不问于当前广泛使用的通过烧结／ ￥… 熔融或挤压微球技术制备的大表面积整体结构材料(如蜂 窝陶瓷，蜂窝金剧等)，如图l和圈2所示，具有大纵横 审 比的微纤允许我们不受微纤直径影响、独立地EI造大空隙 1、 幽静_爷一 … 串材料并同时裁剪／选择孔径。IⅢ对于烧结／熔融微球材料， 只能在周定区域内获得分布很窄的空隙率，且空隙率数值 圈l纤维和微球的多孔材料的结构小意图 强烈地取决丁堆积方式(见图1)。另外，烧结／熔融微球 w 材料形成网络的有效孔径也取决于微球的直径；相反烧结 微纤载体的有效孔径在很宽Jl的区域内是连续可调控的 M (见图2)。因此．这种烧结徽纤载体材料除直接作为开 ∞ 放多孔结构材料用于诸如微混合、微换热等外．i；E可用以 ” !～l 高负载帚地包结微米尺寸的催化剂／吸附剂(50wt％1，形成m 微结构化的催化剂／吸附剂体系(见圉3)。 6 微纤复合催化荆／ - 吸附剂可以采用造纸过 程制成薄层大面积和／ 或褶皱结构(见图3)， 罐蕊鬻篓褫躲 以完全不周于周定床、 滴流脒、淤浆脒、微通道、蜂窝陶瓷整体结构反应器等传统反 应器技术的方式，调变催化剂／吸附剂对反应物或柯染物的接 触效率。这种结构化的反应器综合了固定眯结构简单和流化脒 传质、传热良好的优点，且具有极高的催化剂／吸附剂与反应 物／污染物接触效车。微米尺寸催化剂／吸附剂的应用可极大 地消除使用大颗粒催化剂／吸附齐叮的固定床(滴流床)所受到 的内扩散、颗粒内部传热的限制。三维微纤网状结构将微米尺 寸颗粒象流化床或撒浆床那样悬浮在反应介质中．但不存在流 图3催化剂豫附剂体系的徽结构 化床的返混现象以及蜂窝陶瓷整体结构反应器所同有的径向扩 散限制。鉴十这种新材料、新反应器所具有的高接触效率、良好传质和传热性能以及独特三维阿