催化膜反应器-副本教程.pptx

催化膜反应的研究进展 Research progress of catalytic membrane reactor;Content;一、催化膜反应器的简介;1.1 膜催化反应器的组成 膜催化反应器(catalyticmembrane reactor)主要包括膜层、催化剂和载体.在催化反应中, 根据操作模式的不同, 膜催化反应器可具有不同的功能: 1)膜本身是催化惰性, 仅有选择性分离功能, 可将催化活性组分浸渍负载或包埋于膜内; 2)膜本身有催化活性, 具有催化剂的功能; 3)膜具有催化活性和分离壁垒的双重功能. 根据膜层、催化剂及载体的结合方式, 膜催化反应器有 4 种组装方式, 如图所示[2] [2] 薛俊斌. TS-1 沸石催化膜的制备与氧化反应性能研究. 大连:大连理工大学硕士论文, 2007. ; ;1.2 催化膜反应器的类型 根据催化性与选择性的不同, 膜催化反应器的类型主要有[3]: 1) 惰性膜催化反应器 膜本身无催化活性但有选择渗透性, 催化剂填充在反应器中, 反应在催化剂区域进行，图1为惰性膜催化反应器示意图[4]。 2) 催化膜反应器 膜兼具催化活性和分离选择渗透性, 反应区在膜内, 即膜本身是催化剂或向膜内引入催化点而使膜具有催化活性, 图2为催化膜 反应器示意图[4] ; 3) 固定床催化膜反应器 在催化膜反应器中又装载催化剂, 以进一步增强其催化活性。 4) 催化非渗透选择性膜反应器 膜无选择渗透性, 仅用作催化活性组分的载体。通过物料速率和压力来调节反应物或产物的渗透。 5) 半渗透性膜催化反应器 膜具有半渗透性,是基于离子或电子的传导, 为反应透过而非反应物分子单纯透过. 如固体氧化物电解质膜对氧具有半渗透性, 但对其它气体分子则是不可穿透的. 该类反应器多用于电化学催化反应器中, 膜为电解质而催化剂为电极.;二、催化膜的制法;2）掺杂法：掺杂法制备高分子催化膜是迄今为止研究得最广泛的一种方法，它与经典的高分子分离膜制备方法——浸没沉淀相转化法类似，此时的催化剂相当于制膜添加剂． ;3）包埋法：包埋法制备高分子催化膜得益于两亲嵌段共聚物分子自组装制备中空纳米囊泡的研究成果。自组装制备中空纳米囊泡的研究热点原在于药物控制释放领域，然而高分子催化膜的研究人员却从中得到灵感，利用两亲嵌段共聚物分子在不同极性的混合溶剂体系中可以发生分子自组装形成中空纳米囊泡的原理，在自组装过程中设法把催化剂包埋到纳米囊泡之中，再将包埋了催化剂的聚合物囊泡与高分子基膜材料共混成膜，或者通过接枝反应将其固定化到高分子分离膜表面而制成高分子催化膜．由于纳米囊泡自身也是高分子材料，在制备高分子催化膜中无论是相容性还是接枝反应固定化都更加容易实现。近年来有关包埋法制备高分子催化膜的研究十分活跃，已研究的催化剂为过渡金属及其配位化合物，高分子基膜材料为Nylon一12、PDMS和PVA等[7]． 现在必威体育精装版的由日本东京大学化学系研究成果：催化剂-双分子层膜：实现聚合物自组装的纳米调控[8] [8]Nanoscale Control of Polymer Assembly on a Synthetic Catalyst–Bilayer System Ricardo M. Gorgoll, Koji Harano, and Eiichi Nakamura Journal of the American Chemical Society 2016 138 (30), 9675-9681. ;纳米结构的高分子材料自组装受启发于细胞膜的生物合成模式，但要在实验室完成，一直存在着较大的挑战。其中一个基础问题就是脂质或脂质仿生膜的过度流动性。Harano和Nakamura等人设想，利用带负电的富勒烯两亲分子在水溶液溶解过程中自发形成一个有着直径约30 nm大小的囊泡（V1?V4），从而形??一个自组装的双分子层（如下图a）。富勒烯双分子层能保持亲水的富勒烯负离子朝里，而疏水基暴露在外，由此构建了三个区域：表层，内层和富勒烯层。 ;分子层的高度亲和作用，反应结果则表现为聚合物均匀地分布于氟膜表层。ROMP反应对官能团比较包容，由此，Nakamura等人也成功地合成了卤代单体5c以及由5a、5b（比例为19:1）合成的荧光共聚物6b。 这个催化剂?双分子层系统能够调控酯键官能团聚合物的超分子自组装，形成不同的纳米尺寸结构：由单条高分子链构成的纳米颗粒和由几十条高分子链构成的纳米胶囊。;?;氧为活性中心的各类氧化反应,如使用钼系氧化物膜催化剂,可以催化丙烯氧化为丙烯醛、1-丁烯氧化为丁二烯烃氧化反应。 双膜催化反应器[9]（Double membrane catalytic reactor）;复合催化膜生物反