空气气氛热处理对Pd膜氢渗透性能的影响

为了研究空气气氛热处理对Pd膜氢渗透性能的影响,采用化学镀沉积Pd膜,并对在573 K空气气氛热处理前后的Pd膜氢渗透性能进行分析评价。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和氢渗透方法对Pd膜进行了表征,结果表明:沉积态Pd膜结构致密无缺陷,厚度为5μm左右,Pd膜在673、723、773 K的氢渗透率分别为3.62×10^(-9)、5.12×10^(-9)、6.80×10^(-9)mol/(m·s·Pa^(0.5))。573 K空气气氛热处理会导致Pd膜表面粗糙度增加,表面积增大,氢在膜表面的解离吸附位点增加,进而提升膜的氢渗透性能。热处理后,Pd膜在673、723、773 K的氢渗透率分别为5.32×10^(-9)、6.44×10^(-9)、7.31×10^(-9)mol/(m·s·Pa^(0.5)),较热处理前提高了1.1~1.5倍。

在两步CeO_(2)修饰的多孔YSZ-Al_(2)O_(3)管上制备高渗透性和热稳定性Pd膜

采用化学镀技术在经过不同修饰方式后的多孔YSZ-Al_(2)O_(3)管上沉积Pd膜。采用SEM、AFM、XRD和气体渗透测试方法研究不同修饰方式对多孔YSZ-Al_(2)O_(3)管表面质量及Pd复合膜渗透性能的影响。结果表明,经两步CeO_(2)修饰后,多孔YSZ-Al_(2)O_(3)管表面具有更小的孔径分布和粗糙度。经两步CeO_(2)修饰后的多孔管上沉积的Pd膜在500℃、700 kPa压差下具有更高的氢渗透流量(0.549 mol·m^(-2)·s^(-1))和H_(2)/N2选择性(14241)。不同热循环测试和1000h持久渗透测试结果表明,在经两步CeO_(2)修饰后的多孔管上沉积的Pd膜具有较高的渗透稳定性。

化学镀法在ZrCo合金表面制备Pd膜及Pd-Ag合金膜包层研究

采用化学镀方法在氚处理材料ZrCo合金的表面沉积Pd膜或Pd-Ag合金膜包层,膜的特性通过XRD、SEM技术进行表征,并研究了Pd和Pd-Ag膜对ZrCo合金抗中毒性能的影响。研究表明,ZrCo合金颗粒表面可以沉积一层非常致密均匀的Pd膜薄层,但是由于Pd和Ag颗粒总体沉积电位的差异,导致Pd-Ag层的沉积不十分致密,存在少量的孔隙。对未做包层处理、包覆Pd膜和Pd-Ag膜的ZrCo合金在含有杂质气体的氢气中进行吸氢性能测试,发现Pd膜和Pd-Ag合金膜均可使合金的抗毒化能力得到改善,其作用大小顺序为Pd-Ag膜>Pd膜。在本实验条件下,膜的最佳使用温度为250℃。

Pd(OH)_2胶体预处理及化学镀法修补复合Pd膜

提出了一种有效的膜缺陷修补方法,即预先采用Pd(OH)2胶体浸渍有缺陷的Pd膜,还原后再化学镀金属Pd。通过扫描电镜(SEM)和金相显微镜对膜的表面和断面进行表征,并结合透氢性能测试对膜的修补效果进行了评价。研究结果表明:预处理后所形成的Pd金属微粒可富集在膜缺陷处且对后续的化学镀反应有良好的催化作用,从而促进了金属Pd在缺陷处的沉积,使膜缺陷得到有效修补。文中修补工艺可在几乎不损失氢通量的前提下大大提高Pd膜的选择性。

ZrCo合金表面化学镀Pd膜工艺研究

采用化学镀方法在氚处理材料ZrCo合金颗粒表面制备了一层较为均匀致密的Pd金属膜。采用扫描电镜技术对Pd膜的形貌进行了详细分析,研究了沉积温度、镀膜时间、镀液pH值和还原剂水合肼的添加量等参数对Pd膜特性的影响,从而优化出最佳的镀Pd膜工艺。

化学镀非晶态Pd膜制备工艺的优化研究

采用化学镀方法施镀可获得致密吸附性好的单颗粒钯膜。通过对比不同试验条件,对化学镀钯膜的过程中所涉及到的工艺条件,包括施镀温度、施镀时间、pH值进行优化,结合SEM、XRD、EDS等分析手段对实验所得钯膜进行表征。实验表明,在温度为70℃,施镀时间2 h,NH4OH的浓度4.5 mol/L,pH值9.8的施镀条件下,得到膜厚约为0.6μm非晶态合金镀层,具有良好的导电性、抗腐蚀性和硬度,结构致密不易破损脱落,并且其成分较纯,不含其它杂质。

多孔陶瓷基体渗透率对Pd膜透氢性能的影响

采用化学镀法在气体渗透率不同的多孔陶瓷基体上制备厚度均为5μm的Pd膜,研究了基体渗透率对Pd膜透氢性能的影响。在N2渗透率分别为2 470、1 390 m3/(m2.h.MPa)的基体上制备的Pd膜透氢过程均符合Siev-ert定律,压力指数n值为0.5,即氢在Pd膜中的体相扩散为H2透过Pd膜的速率控制步骤;而对于在N2渗透率为610 m3/(m2.h.MPa)的基体上制备的Pd膜,压力指数n值为0.8,同时Pd膜的H2通量增加幅度随着温度的升高而变小,说明基体的传质阻力对Pd膜透氢速率产生影响。考察了基体渗透率对Pd膜稳定性的影响,发现在渗透率较低的基体上制备的Pd膜稳定性较好。

光催化沉积法制备Pd膜的改进及Pd膜性能表征

对光催化沉积法（PCD）制备Pd膜进行了改进，使含有TiO2与Pd^2＋的悬浮液膜层在多孔陶瓷膜表面形成液体薄膜，该薄膜在紫外光直接照射下发生光催化还原反应，烧结后得到含TiO2及Pd晶种的超薄膜层，用化学镀修饰得致密Pd膜．采用SEM、EDAX方法对所制的Pd膜表征结果表明，Pd膜厚度为5～6μm．在350～500℃和0.05～0．15MPa下进行气体渗透实验，当温度为450℃时，H2渗透系数为4.07×10^-6mol／（m^2·s·Pa），N2的渗透量检测不出，高温热循环测试表明该Pd膜致密且具有良好的热稳性．

TiCl3/PdCl2法活化多孔陶瓷基体制备透氢Pd膜

以TiCl3取代SnCl2作为敏化剂,考察TiCl3/PdCl2活化法对Pd膜制备及性能的影响。所制备Pd膜的表面与断面形貌采用SEM与金相显微镜表征,测试膜的透氢性、选择性以及高温稳定性,比较了TiCl3/PdCl2与SnCl2/PdCl22种活化方法对Pd沉积速率的影响。结果表明:TiCl3/PdCl2活化法同样能够在多孔陶瓷基体表面形成活性催化层,并最终成功获得高性能的Pd膜。相对而言,TiCl3/PdCl2活化法更有利于Pd膜的快速形成,而且彻底避免了Sn对Pd膜的污染,有望成为SnCl2/PdCl2活化法的一种理想替代方法。

Pd-ZSM-5复合膜的制备及其氢气分离性能

为了能够在大孔氧化铝载体表面得到透氢性能良好的钯膜,利用二次生长法在多孔Al_(2)O_(3)载体上生长出一层连续完整的ZSM-5沸石分子筛修饰层,通过化学镀过程在ZSM-5沸石分子筛修饰的载体上沉积一层钯膜,从而得到Pd-ZSM-5复合膜。利用扫描电子显微镜(SEM)对载体、ZSM-5沸石分子筛修饰后的载体和Pd-ZSM-5复合膜的形貌进行详细分析,并通过X线能量色散光谱(EDX)对Pd-ZSM-5复合膜的表面和截面元素分布进行了研究。而且,为了确定该Pd-ZSM-5复合膜的H_(2)渗透性能,在623~773 K范围内,研究了操作温度、操作时间和测试压力对Pd-ZSM-5复合膜透氢性能的影响。研究结果表明,ZSM-5沸石分子筛修饰层能够有效改进载体的表面粗糙度和降低其表面孔径,有助于Pd膜的沉积。所制备的Pd-ZSM-5复合膜表面完整、致密,Pd膜层厚度约为5μm, ZSM-5沸石修饰层厚度约为3μm。当操作温度为773 K、渗透压力为0.1 MPa时,Pd-ZSM-5复合膜的H_(2)渗透通量和H_(2)/N_(2)渗透选择性分别为0.113 mol/(m·s)和468。而且,该Pd复合膜在773 K下,连续操作300 h后,其H_(2)渗透性能保持相对稳定。

α-Al_2O_3多孔陶瓷上化学镀Pd膜工艺研究

用浸渍–高温还原法活化和化学镀法在α-Al2O3多孔陶瓷上制备了Pd膜。主要考察了浸渍法的改善、肼加入方式、化学镀温度、氯化钯浓度对钯复合膜微观结构的影响。研究结果表明:超声波的应用可以改善活化;肼的分批加入可以改善钯膜的质量;温度60°C、氯化钯质量浓度2.0g/L较适宜;钯膜的微观结构为竖直或斜方向类柱状沉积层。

Pd/Ti-Al合金复合膜表面缺陷的影响因素

金属基Pd复合膜在高温下易产生小孔缺陷,目前对造成膜表面小孔缺陷的主要原因尚不清楚。借助环境扫描电镜(SEM)考察了气氛环境、高温烧结以及金属间相互扩散等因素对Pd/Ti-Al合金复合膜表面性能的影响。结果发现:气氛环境、高温烧结和金属间相互扩散都会对Pd复合膜的性能产生一定的影响,但是高温下Pd与Ti-Al合金间相互扩散是Pd/Ti-Al合金复合膜表面小孔缺陷形成的最主要影响因素。

CO_2毒化对Pd膜表面状态与氢同位素渗透性能的影响

在不同温度的CO2气氛中对Pd膜进行了毒化,将毒化后的Pd膜与氢气反应并测试其氢同位素渗透性能。采用XPS、SEM等检测了CO2在不同温度下对Pd膜毒化后的表面成分与形貌,并对比分析了吸氢前、后的Pd膜表面状态的变化,得出了CO2对Pd膜表面状态的影响规律,探讨了CO2气体的毒化机理。结果表明,CO2分子在Pd表面会解离成为C=O,C-O与O原子,随着温度升高,C=O减少,而C-O与O原子含量增加。当CO2毒化温度达到500℃时,Pd表面会生成PdO并伴有微孔出现,而C-O随温度升高能够稳定吸附于Pd表面。毒化后的试样在常温下进行吸氢反应后表面PdO消失,吸附O含量减少,多孔形貌得到改变。CO2毒化后,由于C-O与O原子在Pd表面吸附并占据了Pd膜表面的氢解离位,从而导致Pd膜透氘能力下降。

金属Fe/Pd成分调制膜的结构和磁性研究

用真空双源蒸镀法在玻璃衬底上制得了金属Fe/Pd成分调制膜。用X射线衍射分析了它们的调制特性和晶格结构;用振动样品磁强计进行磁性测量。结果表明:金属Fe/Pd成分调制膜中Pd层为fcc结构;随着Fe层厚度减小,Fe层结构由bcc转变为非晶态。研究了比饱和磁化强度随Fe层厚度的变化规律并探讨了它的机理。

化学镀非晶态Pd沉积膜的晶化过程及其催化性能的研究

利用碱性化学镀的方法在载玻片和Nb25Zr35Ni40合金表面沉积Pd膜催化层,并对实验条件进行讨论,得到最佳实验条件。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差热扫描(DSC)、能谱分析(EDS)等方法对Pd沉积膜的相结构、形貌及热稳定性进行了分析。结果表明,试验制备的Pd沉积膜为非晶态结构,由大小均匀的球形颗粒(1μm左右)紧密排列构成。膜层经热处理晶化后,颗粒尺寸略微增大。氢分离测试结果表明,化学镀非晶态Pd膜可显著提高渗透电流密度,而Pd层晶化后渗透电流密度减小,扩散系数降低。

磁控溅射Pd膜对Zr70Fe5.4V24.6合金吸/放氢性能的影响

采用磁控溅射技术在Zr70Fe5.4V24.6(质量分数,%,下同)合金基体上沉积Pd膜。研究磁控溅射沉积Pd膜的生长特性和显微组织及Pd膜对Zr70Fe5.4V24.6合金吸/放氢性能的影响规律。结果发现,在Zr70Fe5.4V24.6合金基体上磁控溅射沉积的Pd膜具有fcc结构并在(111)晶面有明显的择优取向。对镀膜后合金吸/放氢性能的测试结果表明,磁控溅射沉积Pd膜对Zr70Fe5.4V24.6合金的活化性能及吸氢动力学无显著影响。沉积Pd膜后Zr70Fe5.4V24.6合金可逆吸氢量H/A由0.63增至1.20,吸氢平台增长量约为90%。氢化物形成焓绝对值的平均值增大约77%,生成熵的平均值增大约56%,沉积Pd膜后的合金与氢结合所形成的氢化物更稳定。

316L不锈钢血管内支架表面Fe/Pd磁性膜的制备与生物学效应(英文)

以医用316L不锈钢血管支架为基体,采用电弧离子镀技术在其表面制备Fe/Pd磁性薄膜。通过激光扫描共焦显微镜、数字磁通磁场测量仪分析薄膜的表面形貌、表面粗糙度及表面磁性膜支架的磁性能,并通过动物体内实验研究Fe/Pd磁性膜支架的生物学效应。结果表明:Fe/Pd磁性膜支架表面光滑,并具有良好的生物学效应,显著地促进了血管内皮再生,同时有效地抑制了血管内膜过度增生和血管壁的炎症反应。

Pd/陶瓷复合膜分离器中H_2/N_2混合气的分离过程

采用光催化沉积法结合化学镀制备出有效膜长为33 cm、膜厚约10μm的致密Pd膜.单气体测试表明,该膜有良好的H2/N2选择性,H2渗透系数在350、400、450及500℃时分别为0.7×103、1.1×103、1.4×103及1.9×103L/(m2.min.MPa0.5).通过H2/N2混合气分离的研究,考察了流体传输对Pd膜分离性能的影响,结果表明H2渗透总流量随着原料气总流量、温度及膜两侧的总压差的增加而增大.采用活塞流模型计算的结果与实验结果吻合较好.

Pd/TiAl膜的制备研究

采用无电镀技术在多孔TiAl金属间化合物支撑体上制备了Pd膜。用SEM测定Pd膜的表面和断面的形貌,EDS测定从膜层到支撑层元素的组成,结果表明,支撑体表面形成了均匀致密的Pd膜,膜层的主要成分是单质Pd,所制钯膜的厚度为2～3μm。在350℃～500℃的温度范围内考察Pd膜透氢性能,当500℃,0.1MPa时,H2的渗透系数为4.0×10-6mol·m-2·s-1·Pa-1,H2/N2的分离系数为30。测得本文所制备Pd膜的活化能为10.8kJ/mol。

Co/Pd纳米多层膜的制备及其磁性能

以单晶Si（111）为基底，采用双槽法电结晶制备了Co／Pd纳米多层膜，使用电化学石英晶体微天平（EQCM）精确测定沉积过程中Co和Pd膜的质量随沉积时间的变化．通过电位阶跃法探讨了沉积层晶体成核机理，得到Co和Pd电结晶初期均为三维瞬时成核过程．X射线衍射（XRD）研究表明，Co和Pd的结晶与生长显示择优取向，出现了111c—Pd的合金峰．并用物性测量系统（PPMS）测试了Co／Pd多层膜的磁性能，所得磁滞回线表明：矫顽力随着多层膜磁性层厚度的减小而增大，可达到9.0×10^4A／m．