利用膜气液接触反应器制备纳米材料及其机理研究

以碳酸盐系列纳米材料制备为模型体系，通过CO2与金属离子溶液在膜接触反应器内反应合成纳米材料。在膜接触器中，疏水性中空纤维微孔膜提供了巨大的气液比界面面积，可提高总体积传质系数和宏观反应速率；膜孔径在亚微米级，CO2扩散通过微孔到达溶液界面溶解反应，液相过饱和度分布均匀，有利于形成均匀粒子；反应物水溶液对膜材料不润湿，有利于减缓膜污染；过程易于放大。通过理论计算（Hatta数、化学增强因子、反应有效因子等）和实验研究，获得气液两相流速、CO2分压、液相反应物种类、液相反应物浓度、膜结构、纤维膜内径等对宏观反应速率、粒子形貌、膜污染程度的影响规律和机理，确定反应过程、粒度与粒度分布的控制因素及其强化和优化措施，获得利用膜接触器制备纳米材料的普遍性规律。本项目具有创新性，可加深对均匀纳米材料形成过程和膜反应器制备方法本质的认识，并为利用该方法和其它气液反应制备其它纳米材料和产品提供参考。