二次生长法在大孔管状载体上制备[Co(Im)_2]_∞膜

以水为溶剂在室温条件下制备出大小为500nm的[Co(Im)2]∞晶体,粒径分布比较均匀,适宜作为成膜的晶种.利用二次生长法在大孔管状α-Al2O3载体上制备致密连续的[Co(Im)2]∞膜,并考察了成膜时间、合成液浓度对成膜的影响.采用SEM,XRD和单组分气体测试对膜的形貌和气体分离性能进行表征.通过SEM显示[Co(Im)2]∞膜无缺陷,膜层厚度约为9μm.由单组分气体渗透测试可知,室温条件下H2的渗透通量达到1.1×10-8 mol/(m2·s·Pa),H2/CO2,H2/N2和H2/CH4的理想分离系数分别7.8,9.1和7.9,超过努森扩散系数.     

二次生长法中ZSM-5型沸石分子筛膜合成规律的研究

采用正交试验法,考察了ZSM-5沸石膜合成过程中,制膜液碱量、膜板剂的用量、晶种的引入方式等对成膜的影响;确定了采用浸涂法引入晶种,晶化液摩尔组成为n(Na2O)∶n(Al2O3)∶n(SiO2)∶n(TPABr)∶n(H2O)=15∶1∶100∶20∶10 000,在180℃,晶化48 h,可在多孔α-Al2O3陶瓷管支撑体外表面合成了ZSM-5沸石分子筛膜.用XRD,SEM和单组分气体的渗透对膜进行了表征.结果表明,所合成的沸石膜是典型的ZSM-5沸石膜,膜表面晶粒生长发育较完整,排列紧密,无较大裂缺;H2,N2在膜内的渗透率分别为4.51×10-6,1.34×10-6mol/(m2.s.Pa);膜的H2/N2理想分离因数为3.37.     

钾离子筛膜的合成

预先在孔径为1.0 μm的管状α-Al2O3表面引入钾离子筛晶种,再采用二次水热合成法,以正丁胺为模板剂在涂有晶种的α-Al2O3支撑体外表面合成钾离子筛膜,并利用XRD、SEM对其进行表征和单一气体渗透测试.结果表明,合成的膜为钾离子筛膜;筛膜表面连续致密,膜厚度约为10 μm;室温条件下,单一气体H2/N2的理想分离因数达到3.61,接近H2/N2的Knudsen扩散比值3.74,说明所合成的筛膜具有良好的选择分离性能.     

反扩散法制备介孔MCM-48分子筛膜

采用反扩散法制备介孔MCM-48分子筛膜.首先以CTAB和P123为双模板,以TEOS为硅源,合成了MCM-48晶种.采用热浸渍法在α—Al2O3载体上预涂MCM-48晶种层.MCM-48分子筛膜的制备采用反扩散法,即通过硅源(TEOS)和模板剂(CTAB)溶液分别配制,载体管内外分开装填的工艺制备介孔MCM-48膜.利用XRD、SEM及单组分气体渗透实验对制备的样品进行表征.XRD结果表明,所合成的MCM-48晶种具有良好的长程有序性及较高的规整度.从SEM照片看,合成的MCM-48粉体具有晶形,颗粒大小均匀.能够在大孔径的α—Al2O3管状载体上形成平整、致密的晶种层.MCM-48分子筛膜的SEM照片表明,膜层很薄,并且是连续致密的.室温下,制备的MCM-48分子筛膜的H2渗透率达到10-7mol/(m2·s·Pa),压降为0.1 MPa时MCM-48膜对H2/N2的分离系数达到3.0.     

MFI型分子筛膜的制备及气体渗透特性

采用原位水热合成和无模板剂二次生长合成的方法,在α-Al2O3基膜上合成了MFI型分子筛膜,用XRD,SEM和气体渗透实验等方法进行表征,表明合成在α-Al2O3基膜的物质为MFI型分子筛.原位合成的分子筛膜,氢/异丁烷的理想分离系数在298K和473K时分别为97和52;二次生长合成的分子筛膜,氢/异丁烷的理想分离系数在298K和473K时分别为497和370,远大于它们Knudsen扩散5.34的比值,表明气体是通过MFI型分子筛的孔道透过.SF6分子动力学直径大于分子筛膜孔径,H2/SF6分离因子远大于Knudsen扩散值,几乎不透过分子筛膜.原位合成分子筛膜的正/异丁烷理想分离系数在298K和473K时分别为24和17;二次生长分子筛膜的正/异丁烷理想分离系数在298K和473K时分别为77和74.气体渗透分离实验结果表明,两种分子筛膜对气体分离是由分子筛分占主导,分子筛膜完整没有缺陷.     

高性能NaA分子筛-聚酰亚胺复合分离膜的制备及表征

采用微波加热法在a-Al2O3载体表面合成了NaA分子筛膜,通过对其浸渍镀膜及亚胺化处理制备出致密NaA分子筛-聚酰亚胺(PI)复合分离膜.采用XRD、FT-IR、SEM分析手段和气体渗透实验对NaA分子筛-Pl复合膜进行了表征.考察了NaA分子筛膜与NaA分子筛-PI复合膜的形貌、结构和渗透性能差异.XRD结果表明,...     

MFI型分子筛膜的制备及气体渗透性能研究

采用原位水热合成和无模板剂二次生长合成的方法在α-Al2O3基膜上合成了MFI型分子筛膜,并用XRD,SEM和气体渗透实验等方法进行表征,结果表明合成在α-Al2O3基膜的物质为MFI型分子筛.对于水热合成的分子筛膜,氢/异丁烷的理想分离系数在298 K和473 K时分别为97和52;对于二次生长合成的分子筛膜,氢/异丁烷的理想分离系数在298 K和473 K时分别为497和370,远大于它们Knudsen扩散5.34的比值.表明气体是通过MFI型分子筛的孔道透过.水热合成分子筛膜的正/异丁烷理想分离系数在298 K和473 K时分别为22和13;二次生长分子筛膜的正/异丁烷理想分离系数在298 K和473 K时分别为77和70,气体分离数据表明,两种分子筛膜对气体分离是由分子筛分占主导,同时分子筛膜没有裂缺.     

载镍炭分子筛膜的制备及其气体透过性能

采用热固型共聚磺化酚醛树脂在多孔Al2O3管外侧经涂覆、固化、离子交换和热解的方法制备了一种载镍炭分子筛膜.用扫描电子显微镜观察了载镍炭分子筛膜和无镍炭分子筛膜的表面形态,结果表明无镍炭分子筛膜的表面十分光滑,而载镍炭分子筛膜表面呈明显的颗粒堆积状.XRD分析表明载镍炭分子筛膜中镍以硫化物存在.500℃热解所得载镍炭分子筛膜35℃,1.013 2×105Pa时O2通量为32 GPU[1GPU=1×10-6cm3(STP)/s.cm2.cmHg],O2/N2分离系数为6.7.700℃热解所得载镍炭分子筛膜室温空气储存45天后,35℃时对H2,CO2,O2,N2,CH4等气体的透过通量波动小于8%,而透过选择性几乎不变.     

水热法与溶胶-凝胶法复合制备锂离子筛前驱体膜

以表面孔径为0.1μm的α-Al2O3陶瓷管为支撑载体,以硝酸锰和硝酸锂为主要原料,先采用水热法进行预成膜,再采用溶胶-凝胶法复合制备膜状含锂锰氧化物,利用XRD和SEM对合成产物进行表征,并进行单一气体渗透性能测试.结果表明,合成产物为膜状的锂离子筛前驱体LiMn2O4;膜的表面连续致密,没有明显的晶间孔和裂缺,膜厚度约为1 μm;室温下膜对H2的渗透率为1.09×10-6mol·s-1·m-2·Pa-1,H2/N2的理想分离因数达3.63,具有较好的选择分离性.研究结果为基于锂离子筛膜的连续化海水提锂技术开发提供了材料支撑.     

预涂晶种诱导法在α-Al2O3陶瓷管载体上合成ZIF-8膜

以纳米级ZIF-8晶体粒子为晶种,利用晶种诱导二次生长法在α-Al2O3陶瓷管载体上制备出连续的ZIF-8膜,并详细考察了晶种涂层液中晶种含量、成膜温度和添加剂PEI、甲酸钠用量等参数对ZIF-8成膜的调控影响.经SEM、XRD和气体渗透分析结果表明:制备的ZIF-8纳米粒子的粒径约为100～150 nm,粒度分布较均匀,适宜作为成膜的晶种;在晶种液中添加适量的PEI作为偶联剂有利于连续ZIF-8晶种层及膜的形成;在成膜液中添加适量的甲酸钠能有效阻止载体表面晶种层的溶解脱落.SEM显示所得ZIF-8膜的晶体粒径均一、晶粒间连接紧密且无明显裂痕,膜层厚度约为18μm.单组分气体渗透测试可知,H2/CO2的分离因数为5.4,H2/CH4的分离因数为2.56,气体通过ZIF-8膜均属于努森扩散范围.     

ZSM-5分子筛膜的一次水热法合成及工艺探索

以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂在自制的硅酸盐陶瓷支撑体上利用原位水热法一次合成了ZSM-5分子筛膜.讨论了影响合成分子筛膜的因素(碱度、晶化时间以及模板剂的用量),确定了最佳合成配比和晶化时间.利用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对合成的粉末及膜进行了晶相分析和膜表面形貌表征,用N2对经过多次焙烧后的分子筛膜进行了渗透性能恻试.     

纯硅MFI型分子筛膜的原位合成及其CO_2/N_2混合气体分离性能研究

通过多孔α-Al_2O_3载体的处理或修饰改变其表面物化性质,并采用原位水热晶化法合成纯硅MFI分子筛(silicalite-1)膜.SEM、XRD和接触角的检测结果表明,未经处理、经过H_2O_2处理或带有氧化锆中间层的α-Al_2O_3载体为亲水性表面,其上不能形成连续的分子筛膜层;而经过3-氯丙基三甲氧基硅烷(3-CP-TMS)、十二烷基三甲氧基硅烷(DMS)修饰或带有壳聚糖中间层的α-Al_2O_3载体为疏水性表面,其上可以形成连续、致密的分子筛膜层,用DMS修饰或带有壳聚糖中间层的α-Al_2O_3载体上形成的分子筛膜有一定的择优取向.疏水性的载体表面是形成连续纯硅MFI分子筛膜层的先决条件,而合理的H_2O/Si比是保证分子筛完全覆盖载体表面形成致密膜层的重要因素.将载体经DMS修饰后原位水热合成的纯硅MFI分子筛膜应用于CO_2/N_2混合气体分离过程表明,合成的膜对CO_2具有分离选择性.     

水蒸汽辅助凝胶转化法合成连续致密的TAPO-5分子筛膜

采用水蒸汽辅助凝胶转化法合成TAPO-5分子筛膜, 使用XRD、SEM和UV-Vis对膜层进行了表征, 并与传统水热晶化法进行了对比。通过探讨老化模式和晶化时间对TAPO-5分子筛膜表面形貌、晶粒结构与交联性以及膜层覆盖度与致密性的影响, 发现使用水蒸汽辅助凝胶转化法, 在预先老化条件下晶化48 h, 有利于TAPO-5分子筛在载体表面的生长, 在多孔α-Al₂O₃载体表面形成完整、致密的TAPO-5分子筛膜, 也有利于形成骨架钛。     

调控晶粒尺寸合成高渗透ZSM-5沸石膜

用原位水势合成法,在170℃下通过调控不同的晶粒尺寸在α-Al2O3陶瓷管上合成ZSM-5沸石膜,用XRD,SEM对膜进行表征,表明生成致密的ZSM-5沸石膜;对膜进行单气体渗透量测试,膜的H2渗透量3.69×10-6mol/(m2·s·Pa),H2/C3H8的理想分离因子为25 6.     

炭基Sn-ZSM-5沸石膜的制备及其渗透蒸发水中乙酸的应

通过研究Sn-ZSM-5沸石分子筛的合成与表征, 确定了在多孔炭管上合成Sn-ZSM-5沸石膜的条件. 首先利用水热合成法, 在Si(OCH₂CH₃)₄/SnCl₄/NaOH/TPABr/H₂O澄清体系中合成出Sn-ZSM-5沸石分子筛, 用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、紫外光谱(UV-Vis)证实锡元素进入到分子筛晶体骨架; 利用预涂晶种法在炭载体表面上合成出完整的不同锡含量的Sn-ZSM-5沸石膜. 在90℃下对于5wt%的乙酸溶液, Si/Sn=25的沸石膜的分离系数为4.1, 总通量达到1.18kg·m^-2·h^-1.     

在大孔陶瓷管载体上引入ZnO连接层诱导合成稳定ZIF-8膜

以平均孔径为3μm的大孔α-Al2O3陶瓷管为载体,采用载体表面预先引入一层ZnO作为连接和诱导成膜的策略,合成连续完整且性能稳定的ZIF-8膜.首先在载体的内表面通过溶剂热生长一层厚度约为5μm的连续多孔ZnO层,起到对载体表面的修饰、连接膜与载体和诱导成膜的多功能作用;然后,甲醇体系溶剂热法在ZnO表面合成得到连续的ZIF-8膜.考察和优化了ZnO层的活化、ZIF-8合成条件对成膜的影响,用SEM、XRD和气体渗透等分析方法对所得ZIF-8膜进行表征.研究表明,ZnO层的连续性和活化处理是成膜的关键,ZnO层不连续难以形成完整连续ZIF-8膜,不活化ZnO则起不到很好的诱导成膜作用.最佳条件下获得的ZIF-8膜的H2通量为2.14×10-7 mol/(s·m2·Pa),H2/CO2、H2/N2、H2/CH4的理想分离系数分别为5.18、8.32、8.30.该膜材料具有明显的筛分效应,且150℃条件下长时间测试稳定性良好.     

Sn-ZSM-5沸石膜的合成及其在废水脱除乙酸中的应用

通过研究Sn-ZSM-5沸石分子筛的合成与表征,确定了在多孔陶瓷管上合成Sn-ZSM-5沸石膜的条件.首先利用水热合成法,从Si(OCH2CH3)4/SnCI4/TPABr/NaOH/H2O澄清体系中合成出Sn-ZSM-5沸石分子筛,从扫描电镜照片(SEM)看到沸石分子筛呈现近长方体形;X射线衍射(XRD)显示为MFI型结构,并测定其晶胞参数;红外光谱(IR)在约960cm-1左右显示特征峰,表明锡原子已经进入沸石骨架.在此基础上利用水热合成法在多孔陶瓷管上制备Sn-ZSM-5沸石膜,在90℃下对于质量分数5%的乙酸溶液,Sj/Sn原子比=25的沸石膜的选择系数为7.75,总通量达到0.490 kg/(m2·h).     

抽空涂晶法合成A型分子筛膜及渗透汽化性能研究

采用抽空涂晶二次生长法在管状α-Al2O3基膜上合成了具有高选择性、高渗透量的A型分子筛膜.XRD结果表明,分子筛膜晶相中只有A型分子筛存在;SEM表明,基膜表面覆盖了一层致密连续的分子筛膜.考察了A型分子筛膜的渗透汽化性能,结果表明,在温度为323K和343K下,当原料液中异丙醇的质量分数为95%时,其水/异丙醇分离系数都大于10000,渗透量分别为1.27kg/(m2·h)和1.74kg/(m2·h).     

整体式堇青石载体上 TS-1的原位合成

运用水热合成技术，在通道密度为62cell／cm^2的堇青石蜂窝陶瓷载体上，原位合成了TS-1分子筛．并用XRD、FT-IR和SEM等测试手段对其进行了表征．在此基础上，寻找出能降低模板剂和钛源用量的原料配比，并简化了合成路线．同时，还讨论了原料中H2O和SiO2的摩尔比以及晶化时间对TS-1负载状况的影响．结果表明，用37％盐酸处理6h后的堇青石蜂窝载体的内外表面上，经过一次水热合成，可牢固、均匀地生长出TS-1分子筛膜，而相应的载体增重为10％-16％．     

新型炭／T型分子筛复合膜材料的设计、制备及应用

以聚酰胺酸为有机前驱，两种不同形貌的T型分子筛为杂化物经高温热解制备了新型的炭／T型分子筛复合膜材料。利用TG、XRD、SEM等分析手段对所制备的复合膜的微结构进行了研究。结果表明，T型分子筛在炭相中分散良好，其晶体结构在热解过程中没有被破坏，同时形成了稳定的无机，无机复合结构。单组分气体（CO2，O2，N2和CH4）以及混合气体（CO2／CH4，O2／N2）的渗透实验表明，分子筛减小了气体分子在膜中的扩散阻力从而大大提高了复合膜对气体分子的渗透能力，其中，复合膜对CO2和O2渗透系数可达1302Barrer[1Barrer=1×10^-10cm^3（STP）·cm／cm^2·s·cmHg]和334Barrer，同时CO2／CH4混合气体分离系数达到62，O2／N2分离系数达到8左右。这些数据表明该复合膜是一种可实现大规模二氧化碳以及空气分离的理想膜材料。