近日，中科院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室無機膜與催化新材料研究組（504組）楊維慎研究員與朱雪峰副研究員在低溫穩定混合導體透氧膜方面的研究工作取得新進展，研究成果以快訊的形式發表在Angewandte Chemie International Edition（DOI: 10.1002/anie.201209077）雜志上。
混合導體透氧膜在氧氣分離技術方面具有獨特的優勢：如分離選擇性高(100%)、能耗低（比低溫精餾技術低>30%）、過程簡單、設備投資小、不僅可用于小規模制氧，更適合大規模制氧?；旌蠈w透氧膜技術可與眾多重要化工過程集成獲得更高的氧氣分離效率，如：oxyfuel發電CO2捕獲、煤氣化、鋼鐵冶煉、垃圾焚燒、選擇催化氧化等。但是，高操作溫度（800-1000 ）帶來的高溫密封難題以及對耐高溫氧化鋼材的依賴已經成為限制透氧膜技術發展的瓶頸。長期以來，將混合導體透氧膜的操作溫度降至低溫區間（350-650 ）一直是該領域科學家們追求的目標。因為在低溫下運行膜組件不僅可降低膜組件成本和克服高溫密封的難題，還有利于大幅降低氧氣分離能耗。但是眾多實驗研究表明，混合導體透氧膜在低溫區間滲透通量會隨時間快速衰減，然而現有的機理并不能解釋所有膜的衰減現象。
無機膜與催化新材料研究組在深入分析膜滲透基本原理和提出新滲透模型的基礎之上（AIChE Journal 2012，58,1744-1754），通過實驗研究與多種表征技術相結合的方法研究了3種具有代表性的膜材料。在國際上首次發現了膜材料中痕量硫雜質(< 20 ppm)在氧化學勢梯度下會定向遷移至膜的滲透側富集，從而導致膜表面氧交換速率下降和滲透通量衰減的現象，并提出了硫雜質遷移的輸運機理。根據該衰減機理首次提出了簡單且廣泛適用的解決方法，即在膜表面涂覆多孔氧活化層來容納從膜體相擴散出的硫雜質，從而實現了膜在低溫區間的長時間穩定運行。上述研究成果有望顯著推動透氧膜技術的發展以及其在眾多重要化工過程中的應用。
該項研究得到了國家自然科學基金委和催化基礎國家重點實驗室相關項目的資助。
