[发明专利]一种钯-铜-稀土-三氧化二铝催化分离复合膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种在非金属表面形成钯合金膜，特别涉及一种在多孔通孔阳极氧化铝膜的表面上形成钯-铜-稀土合金膜，即一种钯-铜-稀土-三氧化二铝催化分离复合膜及其制备方法和其在催化甲烷水蒸气重整制氢和对混合气中氢气的分离中的应用。

背景技术

阳极氧化铝膜具有孔的高度有序性、比表面积大等特点，在催化材料、分离等领域有着广泛的应用前景。在阳极氧化铝膜上用浸渍法和溶胶-凝胶法可制备催化膜。

例如：Ganley JC等将多孔阳极氧化铝膜浸渍在RuCl₃和Ni(NO₃)₂混合液中，制备出了Ru-Ni-Al₂O₃的膜催化剂用于催化胺的分解，实验表明胺的转化率随着Ru的负载量的增加而显著增加。

高原等采用阳极氧化法制备多孔氧化铝薄膜，然后用溶胶-凝胶法在膜孔内填充TiO₂，制备出的具有光催化活性的TiO₂纳米线膜用于吖啶橙的降解要比相同条件下制备的TiO₂/玻璃膜的催化活性好。

金属钯及其合金膜是最早研究用于氢气分离的无机膜,也可能是目前用于氢气分离的唯一商业化的无机膜。目前，在非金属表面要形成金属膜，通常采用化学镀的方法。化学镀法的工艺操作复杂，而且，由于较多的活化步骤、敏化步骤，必然在最后进行化学镀之前，会有大量的预处理过程，无可避免地会耗费较多时间。

目前催化甲烷水蒸气重整制氢的催化剂中,同时进行催化及分离作用的催化剂只有钯和钯合金，在非金属表面要形成钯和钯合金膜通常采用化学镀的方法。由于化学镀法的工艺操作复杂，而且，有较多的活化步骤、敏化步骤，必然在最后进行化学镀之前，会有大量的预处理过程，无可避免地会耗费较多时间，并且目前尚无钯-铜-稀土-三氧化二铝催化分离复合膜催化剂的报道。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种钯-铜-稀土-三氧化二铝催化分离复合膜。

本发明的目的之二为了解决上述的采用化学镀在非金属表面要形成钯合金膜时，由于化学镀法的工艺操作复杂，而且，有较多的活化步骤、敏化步骤，必然在最后进行化学镀之前，会有大量的预处理过程，无可避免地会耗费较多时间等技术问题而提供一种利用电镀法制备上述的一种钯-铜-稀土-三氧化二铝催化分离复合膜的制备方法。

本发明目的之三在于将上述的一种钯-铜-稀土-三氧化二铝催化分离复合膜在催化甲烷水蒸气重整制氢和混合气中氢气的分离中的应用。

本发明的技术方案

一种钯-铜-稀土-三氧化二铝催化分离复合膜，即采用电镀法在多孔通孔阳极氧化铝膜的表面镀上一层钯-铜-稀土膜，且制备过程中贴在阴极上的这一面镀上的钯-铜-稀土膜的结构致密、厚度为0.1～0.5μm，最终形成一表面是多纳米孔，另一表面是致密的钯-铜-稀土-三氧化二铝催化分离复合膜；

所述的钯-铜-稀土膜中，按质量比计算，即钯：铜：稀土为1：0.2～1.3：0.001～0.4；

所述的稀土为镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪中的一种或两种以上的混合物。

上述的一种钯-铜-稀土-三氧化二铝催化分离复合膜的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、将多孔通孔阳极氧化铝膜放入纯水中，用超声波清洗，干燥，灼烧；

其中超声波处理时间为5～30min；干燥温度为50～100℃，干燥时间为0.5～5h；灼烧温度为800～1100℃，灼烧时间为0.5～5h；

（2）、用胶带将上述处理后的待镀的多孔通孔阳极氧化铝膜粘贴在阴极上，在阴极的反面粘贴透明胶带；

所述的胶带为透明胶带或双面胶带；

所述的阴极为镍板或钢板。

（3）、将稀土氧化物溶于酸中，配制成稀土盐溶液；

其中稀土氧化物为镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪稀土氧化物中的一种或两种以上的稀土氧化物的混合物；

所述的酸为硝酸或盐酸；

所述的稀土盐为稀土硝酸盐、稀土氯化物或稀土硝酸盐与稀土氯化物的混合物，稀土盐溶液中稀土元素的浓度为10～50g/L；

（4）、用水溶解钯盐、铜盐、络合剂、氯化物，加上述稀土盐溶液，用氢氧化钠调节溶液pH值2～4，制成钯盐-铜盐-络合剂-氯化物-稀土盐电镀液；