我所在Advanced Materials上發表透氧膜相關的進展報告

  近日,我所催化基礎國家重點實驗室朱雪峰研究員和楊維慎研究員在《先進材料》(Advanced Materials)上發表題為“Microstructural and Interfacial Designs of Oxygen Permeable Membranes for Oxygen Separation and Reaction–Separation Coupling”的進展報告。

  透氧膜在氧氣分離方面具有分離選擇性高、能耗低、過程簡單的優勢,不僅可用于小規模制氧,更適合大規模制氧。透氧膜反應器可將反應和分離兩個彼此獨立的過程合并為一個單元操作,不僅簡化了操作過程、減少了設備投資、降低了過程能耗,而且打破了化學反應平衡的限制,提高了可逆反應的轉化率。因此,膜反應器技術有可能對未來化學工業產生重要影響。該進展報告詳細討論了近年來氧滲透模型的發展,介紹了微觀結構和界面效應對膜性能的影響,提出了通過對微結構和界面同時設計提高滲透性和穩定性的膜材料設計策略。報告還介紹了基于高性能膜材料的高效催化膜反應器研究的最新進展,展望了透氧膜用于氧氣分離和反應分離耦的發展前景及面臨的挑戰。

  近年來,該研究團隊發展了新的滲透模型(AIChE J.,2012),并利用該模型對氧滲透機理和膜材料微結構變化的影響進行了深入研究(AIChE J.,2015;AIChE J.,2016;AIChE J.,2017);揭示了透氧膜低溫衰減機理,并提出表面微結構和晶界修飾策略解決低溫衰減的問題(Angew. Chem. Int. Ed.,2013;Nano Lett.,2015);構建了新型高性能催化透氧膜反應器(Angew. Chem. Int. Ed.,2016),實現了兩種合成氣的一步制備及高效氫分離(Energy Environ. Sci.,2017)。

  上述工作得到國家自然科學基金、中科院先導B等項目的資助。同時,這也是獻禮我所七十周年所慶文章之一。(文/圖 朱雪峰)

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