Gas Permeation and Steam Stability of Ga Salt Doped Silica Membrane by Chemical Vapor Deposition

CVD 법으로 제조한 실리카 막의 Ga 염 첨가에 따른 스팀안정성 및 기체투과특성

In this study, a ceramic membrane was prepared by CVD. Tube type alpha alumina support was used for substrate and added the Ga salt in intermediate layer. Synthesized method was counter diffusion CVD method at $650^{\circ}C$ with tetramethylorthosilane (TMOS). Gas permeation was measured at $600^{\circ}C$ using single-component $H_2$, $N_2$, $CO_2$ and $CH_4$. During the steam treatment, $H_2/N_2$ permselectivity of non-Ga silica membrane was decreased 926 to 829 at $600^{\circ}C$. On the other hand $H_2/N_2$ permselectivity of added Ga silica membrane was stable 910 to 904 at $600^{\circ}C$. These results show that the metal-doped membranes improved steam stability for gas separation.

본 연구에서는 CVD법으로 세라믹 막을 제조하였다. 튜브의 ${\alpha}-Al_2O_3$ 지지체 위에 Ga 염이 첨가된 ${\gamma}-Al_2O_3$를 코팅하였고, 실란화합물인 tetramethylorthosilane (TMOS) 를 $650^{\circ}C$에서 화학적 기상 증착법으로 막에 증착하였다. 제조된 세라믹 막을 사용하여 수소, 질소, 이산화탄소, 메탄의 단일조성 기체투과 실험을 $600^{\circ}C$에서 시행하였다. Ga 염 비첨가 시, $600^{\circ}C$ 수분 처리 실험의 $H_2/N_2$ 선택도가 926에서 829로 감소한 반면, Ga 염 첨가 시에는 910에서 904로 안정하였다. 이 결과를 통해, 막에 금속염을 첨가하여 제조한 막이 수분 안정성을 향상시킴을 확인하였다.