[发明专利]一种原位合成碳酸根离子-电子混合导体双相膜的制备方法及其制得的产品

摘要

本发明公开了一种原位合成碳酸根离子‑电子混合导体双相膜的制备方法，首先通过添加造孔剂的方法制备出多孔过渡金属氧化物骨架，随后将熔融碳酸盐浸渍到多孔过渡金属氧化物骨架中，通过控制温度，使得熔融碳酸盐和过渡金属氧化物发生反应在界面处形成电子导电相，从而制备得到MECC二氧化碳分离膜。此外，还公开了利用上述原位合成碳酸根离子‑电子混合导体双相膜的制备方法制得的产品。本发明在保证较高CO₂渗透性能的同时，使得膜片具有长期稳定性和机械性能，并解决了膜片制备的成本问题，可广泛应用于高温CO₂分离和甲烷干重整等领域。

主权项

1.一种原位合成碳酸根离子‑电子混合导体双相膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1) 多孔过渡金属氧化物骨架的制备(1‑1) 按照体积比过渡金属氧化物∶造孔剂＝2～8∶8～2，将过渡金属氧化物与造孔剂以乙醇为介质进行球磨混合，得到骨架混合物粉体；所述过渡金属氧化物为NiO、Co₃O₄、Fe₂O₃或MnO₂；所述造孔剂为炭黑、石墨或聚甲基丙烯酸甲酯；(1‑2) 所述骨架混合物粉体在120～200MPa压力下干压成型后，在空气气氛中进行煅烧，煅烧温度为1000～1450℃，保温时间为6～12h，得到多孔过渡金属氧化物骨架；(2) 熔融碳酸盐的制备按照摩尔比Li₂CO₃∶Na₂CO₃＝30～60∶40～70，将Li₂CO₃和Na₂CO₃粉末球磨混合，然后经煅烧即形成熔融碳酸盐；(3) 碳酸根离子‑电子混合导体双相膜的制备将所述多孔过渡金属氧化物骨架浸渍到熔融碳酸盐中，浸渍温度为600～1000℃，浸渍时间为5～20h，通过熔融碳酸盐和过渡金属氧化物反应而原位生成电子导电相LiNiO₂、LiCoO₂、LiFeO₂或LiMn₂O₄，冷却后即得到碳酸根离子‑电子混合导体双相膜。