分子篩膜的制備Members:朱付林SC11003016

徐鈺興SC11003033

馬陽陽SC11003051

劉勝菊SC11003049

方菲SC11003045

分子篩膜制備存在問題及其展望分子篩膜的制備分子篩膜常用表征及缺陷處理分子篩膜簡介4123分子篩膜——一種可以實現(xiàn)分子篩分的新型膜材料.它是多孔膜的一種，它不僅具有較大的滲透通量，而且可以通過分子篩的納米級的微孔結(jié)構(gòu)和不同的表面化學(xué)特性，起到分子篩分作用。此外，無機膜以其良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性成為催化反應(yīng)器及催化反應(yīng)的最佳對象。42一.分子篩膜簡介Watisit?常見分子篩膜舉例：

ZSM-5（沸石分子篩硅酸金屬鹽的水合物）

SAPO-5（磷酸硅鋁分子篩）AlPO4-5（磷酸鋁分子篩）UTD-1（十四元環(huán)的硅鋁分子篩）

分子篩膜的應(yīng)用物質(zhì)分離：分子篩膜具有均一的孔道結(jié)構(gòu)，依據(jù)其孔徑可篩分出不同大小的分子，因而在物質(zhì)分離領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景；膜催化反應(yīng)：具有催化和膜分離的雙重功能的膜催化反應(yīng)器是分子篩膜研究和應(yīng)用的熱點。膜催化反應(yīng)器利用分子篩膜的分離功能，流動反應(yīng)裝置中分離反應(yīng)體系分子或?qū)⒎磻?yīng)物隔開在膜界面反應(yīng)，打破了催化反應(yīng)原有的平衡，能極大的提高催化反應(yīng)的效率。二.分子篩膜的制備1.原位水熱合成法含有硅源、鋁源、堿、水和有機胺的分子篩合成母液(溶膠或凝膠)的準(zhǔn)備一定水熱條件下，分子篩晶體在載體表面成核并生長成連續(xù)的膜高溫煅燒去除模板劑1.原位水熱合成法CoAPO-5[1]Catal.Sci.Technol,2011,1:255-2592.晶種法用物理、化學(xué)方法在載體表面形成分子篩晶種膜把載體置于分子篩合成母液中，一定水熱合成條件下晶化成膜定向性缺陷少再現(xiàn)性好易于按比例放大2.晶種法母液需水熱預(yù)處理[2]MFI型取向分子篩膜的制備與應(yīng)用圖A-B：先導(dǎo)溶液沒有經(jīng)過水熱預(yù)處理圖D-E：先導(dǎo)溶液進(jìn)過水熱預(yù)處理2.晶種法3.微波加熱法α-Al2O3tube20SiO2:Al2O3:70Na2O:2000H2O烘箱中323K加熱8h微波加熱363K,20分鐘FAUzeolite

membranes

：“insituaging-microwavesynthsis”(AM)method

[3]J.Membr.Sci,2009,337:47–54.3.微波加熱法純度高合成時間稍短膜均勻、薄且致密利于控制膜的微結(jié)構(gòu)4.化學(xué)氣相沉積法CVDCVD法制備的分子篩膜與水熱合成法相比并不具有明顯的優(yōu)點，如制備的膜不連續(xù)不致密等，因而也較少用來制備分子篩膜。CVD法更多的是用來消除分子篩膜的缺陷4.化學(xué)氣相沉積法CVD硅源[4]J.Phys.Chem.C,2009,113:767–3774.

5.電泳沉積法EPD電泳沉積法水熱法合成納米沸石粉末沸石粉末除雜制成懸浮液接一定電壓電泳沉積形成前體薄膜前體薄膜二次生長(水熱法)合成時間短膜均勻、致密膜厚可控[5]Micro.Meso.Mater,2004,69:35-42.絲光沸石分子篩晶體的制備激光蒸渡前,基底處理（甲苯中超聲，乙醇漂洗，烘干后在腔中高溫真空去處殘留有機物）使用脈沖激光使靶表面層熔化、蒸發(fā)在基底上得到沉積薄膜PLD膜繼續(xù)生長——后水熱處理6.脈沖激光蒸渡法PLD分子篩晶體PLD靶的準(zhǔn)備（文中二茂鐵摻雜后擠壓成團）合成分子篩膜的后處理[6]J.Porous.Mater,2004,11:191–209.6.脈沖激光蒸渡法PLD理論上:適用任何類型的分子篩膜對載體形狀沒有特殊要求(晶種法只少數(shù)分子篩特別有效)高度定向結(jié)晶度高無雜晶三.分子篩膜常用表征及其缺陷處理物相分析——XRD、TEM、HREM表面結(jié)構(gòu)——SEM、TEM、XPS、STM元素定性、定量分析——EDX、中子衍射分子篩膜孔徑信息——小分子物理吸附和脫附測量等分子篩膜厚度測量——電子顯微鏡、XRF骨架和非骨架元素微環(huán)境和基團及配位信息——

IR、固體NMR、EXAFS、AES等常用的表征分析方法：缺陷處理方法：

大缺陷——多次晶化處理（會減小滲透率）

小缺陷——SiO2的CVD法消除四.分子篩膜制備存在問題及展望

還難以在載體上合成出具有均勻、穩(wěn)定、附著性強、無缺陷、耐高溫、重復(fù)性好的分子篩薄層。

分子篩膜的工業(yè)化應(yīng)用還需解決一系列工程放大問題例如：膜的放大制備、廉價載體的開發(fā)、降低合成分子篩膜成本、膜組件的連接、高溫下膜裝置的密封、工業(yè)膜裝置中的傳質(zhì)傳熱、工業(yè)過程吹掃氣用量的減少等等。

了解分子篩在載體上的生長規(guī)律有助于有效地調(diào)節(jié)和控制分子篩復(fù)合膜的微觀結(jié)構(gòu)。諸如：載體表面提供的非均相成核對分子篩晶體的生長、載體上分子篩晶體定向生長的誘導(dǎo)過程及其機理，強化膜生長的條件及其沸石孔道（缺陷）形成的原因。ManickamSacidharan,etal.Catal.Sci.Technol,2011,1:255-259.郎林.MFI型取向分子篩膜的制備與應(yīng)用:[博士學(xué)位論文].天津:天津大學(xué),2009.

GuangqiZhua,YanshuoLi,etal.J.Membr.Sci,2009,337:47–54.M.KanezashiandY.S.Lin.J.Phys.Chem.C,2009,113:767–3774.WeiShan,YahongZhang,etal.Micro.Meso.Mater,2004,69:35-42.Thomas.J.Pisklak,etal.J.Porous.Mater,2004,11:191–209.YiLiu,YanshuoLiandWeishenYang.J.AM.CHEM.SOC,2010,132(6):1769YanshuoLiandWeishenYang.JMEMBRANESCI,2008,316:3–17.冼江強,黃肖容,隋賢棟.分子篩膜的制備和研究進(jìn)展.廣東化工,2005,(05):7-11.參考文獻(xiàn)DICPDalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciencesThankyouforyourattention！MerryChristmas！DICPDalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciencesDalianInstitute