多层次无机纳米纤维膜的制备与表征及其催化性能研究任务书

 2022-01-18 08:01

全文总字数:2589字

1. 毕业设计(论文)的内容和要求

膜催化过程作为膜过程的一个重要分支,其特点是将膜分离与催化反应过程耦合构成催化膜反应器,打破反应的化学平衡限制,提高反应的转化率及选择性,将催化剂负载在膜上实现反应-分离一体化,被认为是影响化工与石油化工未来的重要研究领域。催化膜反应器的核心部件是催化膜,因此,高性能催化膜的设计及制备成为该领域的研究热点。研究人员主要从膜表面特性、微结构、新颖制备方法等方面展开探索,制备高性能催化膜。由纤维搭建而成的纤维膜具有高表面积体积比,高孔隙率,相互贯通的三维膜孔结构,能显著提高膜通量,减少物质传输阻力,提升催化效率,使纤维膜非常适宜作为催化膜的支撑体。课题组前期研究发现采用氧化钛纳米棒修饰膜表面,孔结构简单,比表面积仍较低,限制了催化膜的催化性能。MOF材料含有丰富的微孔、介孔等,具有大的比表面积,有利于负载更多的Pd,提供更多的活性位点,有望提高催化膜的催化性能。

本课题尝试采用静电纺丝法制备无机纳米纤维膜,并MOF修饰纤维表面,来增大膜比表面积,丰富膜孔结构,构筑多层次无机纳米纤维膜,之后负载活性组份Pd制备高性能催化膜,探索修饰方法及参数对纤维膜孔结构、比表面积、水渗透性能及催化加氢性能的影响机制。采用SEM、XRD、BET、XPS等技术对催化膜微结构进行详细表征,并用于对硝基苯酚加氢制备对氨基苯酚反应中测试其反应性能。

2. 实验内容和要求

掌握催化剂的制备方法;掌握必要的分析方法,学会XRD、SEM等表征手段的使用;了解实验数据处理的方法(包括数据转化、Origin等绘图方法),熟悉文献的收集和总结,熟悉Office软件(如Word、PowerPoint等)的操作,学会论文的撰写。

3. 参考文献

[1] S. H. Morejudo, R. Zann, S. Escolstico, et al. Direct conversion of methane to aromatics in a catalytic co-ionic membrane reactor. Science, 2016, 353: 563-566.

[2] C. Li, F. Zhang, S. S. Feng, et al. SiC@TiO2/Pt catalytic membrane for collaborative removal of VOCs and nanoparticles. Ind. Eng. Chem. Res., 2018, 57: 10564-10571.

[3] Y. P. Bao, Y. S. Tay, T. T. Lim, et al. Polyacrylonitrile (PAN)-induced carbon membrane with in-situ encapsulated cobalt crystal for hybrid peroxymono sulfate oxidation ltration process: Preparation, characterization and performance evaluation. Chem. Eng. J., 2019, 373: 425-436.

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4. 毕业设计(论文)计划

2020.12.22~2021.1.18 查阅文献,翻译英文文章,撰写开题报告;

2021.1.18~2021.3.20 熟悉实验流程;

2021.3.21~2021.5.20 实验研究,总结规律,处理实验数据;

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