[发明专利]氢气分离材料的制造方法

说明书

相关申请

本申请基于2007年3月29日提交的在先日本专利申请第2007-088049号，并要求其优先权，对其全部内容在本说明书中结合以作参照。

技术领域

本发明涉及氢气分离材料的制造方法。

背景技术

在燃料电池和催化膜式反应器等中，已知有用于供给氢的氢气分离材料。作为制造这种氢气分离材料的一个代表性方法，已知下述方法，该方法包括例如在由陶瓷材料构成的多孔质基材上形成二氧化硅膜、由此使该基材所具有的孔的开口尺寸缩小的过程。作为这种形成二氧化硅膜的方法的代表例，可例示出化学蒸镀法(Chemical VaporDeposition：化学汽相沉积，CVD)和溶胶—凝胶法。作为关于利用CVD的二氧化硅膜形成的现有技术文献，可举出以下的文献1、2和非专利文献1～3。另一方面，作为关于利用溶胶—凝胶法的二氧化硅膜形成的现有技术文献，可举出以下的非专利文献4、5。

专利文献1：日本专利申请公开第2005-254161号公报

专利文献2：日本专利申请公开第2006-239663号公报

非专利文献1：M.Nomura et al.Ind.Eng.Chem.Res.Vol.36 No.10，1997，p.4217～4223

非专利文献2：M.Nomura et al.Journal of Membrane Science 187，2001，p.203～212

非专利文献3：S.Nakao et al.Microporous and MesoPorousMaterials 37，2000，p.145～152

非专利文献4：B.N.Nair et al.Journal of Membrane Science 135，1997，p.237～243

非专利文献5：B.N.Nair et al.Adv.Mater.Vol.10，No.3，1998，p.249～252

发明内容

上述非专利文献1～3和专利文献1、2中所述的利用CVD的二氧化硅膜形成方法，使四乙氧基硅烷(Tetraethyl Orthosilicate：TEOS)或四甲氧基硅烷(Tetramethyl Orthosilicate：TMOS)等二氧化硅源气化，从多孔质基材的一个面供给，同时，从该基材的另一面供给臭氧气体或氧气，由此使它们在该基材的细孔内反应，形成二氧化硅膜(以下，也将这种CVD称为“相对扩散CVD”)。

但是，在适用相对扩散CVD的现有的氢气分离材料的制造(二氧化硅膜的形成)中，所得氢气分离材料的品质容易参差不齐。作为产生这种品质参差不齐的重要原因之一，可举出通过相对扩散CVD形成的二氧化硅膜的厚度(换言之，该二氧化硅膜的形成所致的多孔质基材的致密化程度)难以控制。例如，如果二氧化硅膜的厚度比目标值大得太多，则多孔质基材的致密化过度进行，由此细孔孔径过小，存在氢气透过性不足的趋势。

为此，本发明的氢气分离材料的制造方法利用了通过相对扩散CVD的二氧化硅膜的形成，其目的在于，提供能够稳定(高精度)制造性能均衡性好的氢气分离材料的氢气分离材料的制造方法。

根据本发明，提供在多孔质基材上形成二氧化硅膜，制造氢气分离材料的方法。该氢气分离材料的制造方法包括准备上述多孔质基材的基材准备工序。并且包括蒸镀工序，利用使供给至上述基材一个面的二氧化硅源与供给至该基材另一个面的含氧气体进行反应的化学蒸镀法(CVD)，在该基材上形成二氧化硅膜。其中，上述蒸镀工序将分子内具有Si-Z-Si键(其中，Z为氧(O)或氮(N))的硅化合物(a)用作二氧化硅源实施。

当利用将分子内具有Si-O-Si键或Si-N-Si键的硅化合物(a)用作二氧化硅源的CVD(例如，相对扩散CVD)时，与例如将TMOS或TEOS等硅化合物用作二氧化硅源进行CVD的情况相比，不易引起过度的致密化。因此，通过利用该CVD的二氧化硅膜的形成，能够避免或缓和多孔质基材的细孔尺寸变得过小的现象。即，通过将这种硅化合物(a)用作二氧化硅源，能够更加稳定地制造具有适合氢气分离(例如，氢气的透过性和选择性的均衡性优异)尺寸的细孔的氢气分离材料。另外，将上述硅化合物(a)作为二氧化硅源形成的二氧化硅膜具有高耐热性和耐水蒸气性。因此，利用在此公开的方法得到的氢气分离材料，也适合用于在含有水蒸气的气氛中使用的用途(例如，利用甲烷的水蒸气改性等生成的氢气的分离用途)。