高长径比管式反应器内壁SiO2与TiO2钝化层的原子层沉积制备及抗积碳性能

作者：惠龙飞; ***; 龚婷; 孙道安; 吕剑; 胡申林; 冯昊^*

来源：高等学校化学学报, 2019, 40(02): 201-209.

• 原子层沉积(ALD)
• 表面钝化
• 积碳
• 二氧化钛(TiO2)
• 二氧化硅(SiO2)

采用原子层沉积技术(ALD)在不锈钢微通道管式反应器内壁沉积二氧化硅(SiO2)和二氧化钛(TiO2)薄膜,以抑制碳氢燃料热裂解过程中由于金属催化作用导致的结焦.使用石英晶体微天平(QCM)测得SiO2和TiO2薄膜的生长速率分别为0. 15 nm/周期和0. 11 nm/周期,因此可以通过改变沉积周期数精确控制钝化层的厚度.在结焦实验中,当钝化膜层较薄时,其抗积碳钝化作用较弱;随着钝化薄膜厚度的增加,其钝化作用逐渐增强,微通道反应器的运行寿命显著延长.实验表明,TiO2薄膜的抗积碳钝化性能普遍优于SiO2薄膜.沉积周期数为1000的TiO2膜层具有最佳的抗积碳钝化效果,能够使反应器的运行时间延长4～5倍.

• 单位
  北京动力机械研究所; 西安近代化学研究所