分子筛膜的合成与进展
分子筛和其膜进展
— Si — O — Si — O — Si — O — Si — O —— Silicalite-1
※沸石分子筛旳应用：
主要应用于分离领域、催化领域。
分离领域 沸石应用
催化领域
干燥脱水（干燥剂） 吸附分离（吸附剂） 本身作为催化剂 作为催化剂载体
A型沸石旳主要构造:
SiO2/Al2O3=1, Main pore channel: 0.3-5nm
FAU型 (X, Y) 沸石旳主要构造:
SiO2/Al2O3=2－3, Main pore channel: 0.74nm
ZSM-5型沸石旳主要构造:
Straight channel
‘Z’ type channel
分子筛膜及其应用
张雄福
化工学院 化学工艺
2023. 04. 13下午1：30－3：00 研教楼101
主要内容
一. 膜构造、类型、特征和应用简介: 二. 分子筛膜及其应用进展：
1.分子筛及其应用简介； 2.分子筛膜主要类型、性能和制备； 3.分子筛膜旳应用进展； 三. 我校膜研究现状和本课题组研究简介:
SAPOs
AlPOs
Me-POs Silicalites
Aluminosilicates
SAPO-34
AlPO4-5, 11
Me-silicalites TS-1, Ga, Fe-Sil-1
ZSM-5, 11, 12 A, X, Y, β, MOR
※常用沸石旳主要类型
◆ A型沸石： ◆ ZSM-5型沸石：Silicalite-1、ZSM-5型： ◆杂原子型沸石：Ti-SiZSM-5、Fe-ZSM-5、V-ZSM-5 ◆八面沸石：X、Y型沸石： ◆丝光沸石：MOR: 0.6nm； ◆ β沸石：； ◆ MCM系列沸石：MCM -41、MCM-48型: 2-20nm
NaA分子筛膜的研究进展
具有 良好的工业应用体质以及广泛 的应用前景． 在众多分子筛膜中， Ｎ ａ Ａ分子筛膜的硅铝比 低、 孔径 小 ， 且 具有 较强 的吸水 性 ， 能 够被 广 泛用 在 制备脱 水 剂 上 ． 利用这一特点制成 的 Ｎ ａ Ａ 分
子筛 膜也 具有 很好 的脱 水性 能 ． 在２ ０世 纪 ９ ０年
对 Ｎ ａ Ａ 型沸 石膜 制备 技 术 的不 断深 入 研 究 ， 预 期会 很快认 识 到 Ｎ ａ Ａ 型 沸 石 膜 制 备 的规 律 ， 掌 握其 制备 方法 Ｊ ．
该文主要讲述 Ｎ ａ Ａ分子筛膜 的几 种典型 、 新型的制备方法 ， 以及 Ｎ ａ Ａ分子筛膜在普通领
域 的应 用 和 近几 年 在 工 业 、 研 究 领 域 中新 的应
代， Ｎ ａ Ａ分子筛膜得到广泛深入 的研究 ， Ｎ ａ Ａ型 分 子筛膜 还未 能 达 到 理论 预期 的高 气 体 分 离 选 择性 ， 这除 了与分 子筛膜本身存 在 的缺 陷有 关 外， 还可能与气体分子在分子筛膜上复杂的渗透 扩散机制有关…． 另外 ， 直接加热载体法 、 旋转载 体法都是对传统合成方法的创新与改进 ， 提高了
土 为原 料 经 微 波 加 热 法 合 成 了 Ｎ ａ Ａ分子筛膜 ， 其 乙醇 脱水 渗 透汽化 中分离 因数 超 过 １ ０ ０ ０ ０ ． 晶
化时间由 １ ５ ｍ ｉ ｎ增至 ２ ５ ｍ ｉ ｎ时， Ｎ ａ Ａ分子筛膜 的渗 透 汽 化 通 量 由 ２ ． ４ ４ ｋ ｇ ／ （ ｍ ・ｈ） 降 低 为
用．
１ 的基本 过 程如 下 ： （ １ ） 基 膜 的处 理和 准备 ； （ ２ ） 制膜 液 的制备 ； （ ３ ） 基 膜 和 合成 液 以一定 的方式 接触 ， 并 在一 定 的能 量供 给 方 式下成 膜生 长 ． 从 各种 合成方 式 和途 径 的多 样性 可 以看 出 ， 合成 Ｎ ａ Ａ 分 子 筛 膜 时影 响 因 素 很多， 包括基膜 、 合成体系、 能量 方 式 、 合 成 方 法 等． 合成 Ｎ ａ Ａ 分 子 筛 膜 的 一 个 重 要 步 骤 是 选 择 比较 好 的合成温 度 和合成 体系 ， 这样 才 能制 备 出
NaA分子筛膜的合成及在渗透蒸发中的应用
● 自组装在载体表面上引入单层晶种
2.5 cm
Adv. Mater., 2000, 12:1114-1117
Science, 2003, 300: 456-460
● 提拉方法引入晶种 载体在一定浓度的 分子筛悬浮液浸渍设定的时间， 后按一定的提拉速度拉出，再晾干，待用。
Chem. Commun., 1997, 1193-1194
（5）拓展NaA 分子筛膜的应用范围。
谢谢大家
Water/dioxane (10)
60
1.87
Water/UDMH(95)
100
3.95
α(W/E) 2 100 5 600 9 300 52 000
UDMH : 1,1-二甲基联肼(1-1-dimethylhydrazine)
● 在脱水反应中的应用 NaA分子筛膜可以使反应生成的水及时排出， 进而打破反应的热力学平衡，使反应不断的往 目标产物方向进行
0.5 %
Sep. Purif. Techn., 2003, 32: 191-198
● 在其他有机物脱水中的应用
Feed solution(A/B, Temp(°C) wt.% of A)
Water/methanol
50
(10)
Water/acetone (10)
50
Q(kg/(m2 h)) 0.57 0.91
● NaA 沸石膜最常用的合成方法有水热合成法、 微波合成法和蒸汽相转移法
● 水热合成法：包括原位水热合成法和二次合成法 原位水热合成法是将原料按一定的比例加入到反应 釜中，放入无晶种的载体，在一定的温度下合成。 缺点：1、合成时间长， 2、难以连续、致密的分子筛膜
二次合成法
ZSM-5分子筛膜的合成与性能研究的开题报告
优秀毕业论文开题报告ZSM-5分子筛膜的合成与性能研究的开题报告一、研究背景及意义ZSM-5分子筛是一种重要的催化剂，在石油化工、化学合成、环境保护等领域有广泛的应用。
目前，ZSM-5分子筛的制备方法主要有水热法、气相合成法等。
其中，水热法制备的ZSM-5分子筛具有晶体形貌规整、孔道结构完善等优点，但是其制备过程中需要高温高压条件，不仅能耗大、设备成本高，而且对环境造成的污染也比较严重。
因此，研究低能耗、低污染的ZSM-5分子筛制备方法，对于工业化生产具有重要意义。
ZSM-5分子筛膜作为一种新型的分离材料，在气体分离、液体分离等领域有广泛的应用。
目前，ZSM-5分子筛膜的制备方法主要有浸渍法、溶胶-凝胶法等。
其中，溶胶-凝胶法制备的ZSM-5分子筛膜具有孔道结构完善、膜层厚度均匀等优点，但是其制备过程中需要使用有机溶剂，不仅对环境造成的污染比较严重，而且会导致膜层中残留有机物，影响膜的性能。
因此，研究低污染、高性能的ZSM-5分子筛膜制备方法，对于推广其在工业化生产中的应用具有重要意义。
二、研究内容本研究拟采用溶胶-凝胶法合成ZSM-5分子筛膜，并研究其制备工艺、微观结构、物理化学性质等方面的性能。
具体研究内容如下：1. 优化ZSM-5分子筛膜的制备工艺，包括溶胶浓度、凝胶时间、热处理温度等参数的优化。
2. 研究ZSM-5分子筛膜的微观结构，包括膜层厚度、晶体结构、孔道结构等方面的性质。
3. 研究ZSM-5分子筛膜的物理化学性质，包括分离性能、热稳定性、酸性等方面的性质。
三、研究方法本研究将采用溶胶-凝胶法合成ZSM-5分子筛膜，并通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等手段对其微观结构进行表征，同时采用气相色谱(GC)等手段对其分离性能进行测试，最终通过综合分析，探究其制备工艺、微观结构、物理化学性质等方面的性能。
四、预期成果本研究预期能够成功合成ZSM-5分子筛膜，并优化其制备工艺，同时对其微观结构、物理化学性质等方面的性质进行深入研究，最终探究低污染、高性能的ZSM-5分子筛膜制备方法，为其在工业化生产中的应用提供理论和实践基础。
分子筛膜的性能和制备研究进展
第16卷第1期 化学反应工程与工艺 V o l16,N o1 2000年3月 Che m ical R eacti on Engineering and T echno l ogy M arch,2000文章编号:1001-7631(2000)01-0060-07综 述分子筛膜的性能和制备研究进展张延风1,卢冠忠1,许中强1,2,陈庆龄2(1.华东理工大学工业催化研究所,上海200237;21上海石油化工研究院,上海201208)摘 要: 本文介绍了近年来分子筛膜研究的新进展,内容包括分子筛膜的分离机理、分子筛膜的种类、制备方法和它的应用研究,同时对分子筛膜的缺陷和消除方法、分子筛膜研究中目前存在的问题进行了评述与讨论。
关键词:分子筛膜;性能;制备;分离;应用中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A在工业过程中,分离是一个十分重要的单元操作。
在近代的分离技术中,膜分离技术发展很快,它在食品、发酵、制药、化工和石油化工等领域有着广泛的应用。
无机膜作为膜材料中的重要一类,因其优良的耐热性、化学稳定性和较高的机械强度,且可对其表面和孔结构进行修饰和改进,因而具有较宽的应用领域和发展空间。
无机膜的应用研究始于40年代U235的富集。
至80年代,已开发出应用于工业分离过程的微滤膜、超滤膜及相应的膜组件。
80年代后期,微孔无机膜吸引了众多的研究者,因为孔径的减小有助于提高分离选择性[1]。
90年代,无机膜的开发和应用不仅着眼于液体的分离,而且随着纳滤膜研究的深入,无机膜的研究进入了气体分离领域,并推动以高温膜反应为代表的高新膜技术的迅速发展[2]。
分子筛膜作为微孔无机膜中的一种,倍受人们的重视。
因分子筛的孔径接近于分子大小,孔径分布又窄,因而在择型催化、离子交换和气体分离上有着重要的应用。
分子筛膜因其良好的整体性,具有比分子筛粉末更好的吸附、渗透和分离性能,扩大了它的应用前景。
此外,分子筛膜还可作为纳米级材料的基体进行原子簇和超分子化合物的组装,从而得到新的光学、光电子和电化学性质的材料,因而在光电子、电化学仪器上有着许多潜在的应用[3]。
NaA型分子筛膜的制备研究
NaA型分子筛膜的制备研究
NaA型分子筛膜是一种具有高选择性和高通量的薄膜材料，广泛应用于分离和催化领域。
本文将介绍NaA型分子筛膜的制备方法和研究进展。
NaA型分子筛膜的制备方法主要有两种：表面晶化法和硅酸盐溶胶法。
表面晶化法是
将NaA型分子筛晶体通过除去部分模板分子和表面化学物种，使得晶体表面有少量晶体核
发展的机会，通过扩展晶体核到整个表面得到NaA型分子筛膜。
硅酸盐溶胶法是将硅酸盐
溶液沉积在载体表面，经过水热反应形成NaA型分子筛膜。
近年来，许多研究致力于改进NaA型分子筛膜的制备方法和提高膜的性能。
一种方法
是通过改变合成配方和反应条件，优化晶体的形成和生长，从而获得更高质量的分子筛膜。
另一种方法是通过添加辅助剂或控制晶体生长方式，调控膜的厚度和孔径大小，实现对分
子的选择性分离。
除了制备方法的改进，研究者们还积极探索将NaA型分子筛膜应用于不同领域。
在气
体分离方面，NaA型分子筛膜被广泛应用于制备高效的二氧化碳捕获材料，以应对温室效
应和气候变化。
在化学催化领域，NaA型分子筛膜被用作催化剂的载体，提高催化反应的
效率和选择性。
研究者们也关注NaA型分子筛膜的稳定性和可持续性。
由于分子筛晶体的有序结构和
孔道结构，膜在长时间使用或高温条件下可能发生热降解或晶体崩溃。
研究者们通过改变
晶体结构和材料组成，提高膜的稳定性和可持续性，以满足实际应用的需求。
NaA型分子筛膜的制备研究
NaA型分子筛膜的制备研究
NaA型分子筛膜是一种具有优良分离性能的膜材料，广泛应用于气体和液体的分离、
纯化和催化反应等领域。
本文将介绍NaA型分子筛膜的制备方法以及相关研究进展。
制备NaA型分子筛膜一般采用溶胶-凝胶法。
将合成的NaA型分子筛晶体粉末与溶剂混合，制备成均匀的浆料。
然后，将浆料涂覆在多孔陶瓷、石墨、金属等基材上，并通过烘
干和煅烧等步骤得到NaA型分子筛膜。
制备NaA型分子筛膜的关键是控制浆料的成膜性能以及煅烧过程中的温度和时间。
过
高或过低的浆料浓度会导致膜层厚度变薄或不均匀，影响膜的分离性能。
煅烧温度和时间
的选择也会影响膜的晶化程度和孔径大小。
近年来，研究人员通过改变制备条件、添加表面活性剂等手段，成功地制备出具有优
良分离性能的NaA型分子筛膜。
使用有机硅化合物作为表面活性剂能够提高膜的成膜性能
和分离性能。
制备高温下的NaA型分子筛膜能够提高膜的热稳定性和抗水气分子的渗透性能。
研究人员还通过改变膜的形貌结构、添加金属催化剂等手段，提高NaA型分子筛膜的
分离性能和反应活性。
在膜表面修饰合金或纳米颗粒，能够提高膜的催化还原反应的活性
和选择性。
NaA型分子筛膜的制备研究涉及到材料的选择、制备条件的优化以及对膜的表面修饰。
通过不断地研究和改进，相信NaA型分子筛膜在分离和催化领域的应用会得到进一步的发展。
基于分子筛的纤维膜及其制备方法和应用
基于分子筛的纤维膜及其制备方法和应用基于分子筛的纤维膜的制备方法有多种，包括浸渍法、溶液旋转法和电纺法等。
其中，浸渍法是最常用的制备方法之一、首先，将分子筛材料制成粉末状，并与溶剂混合形成溶胶。
然后，将纤维基材浸入溶胶中，使其完全浸渍。
最后，通过干燥和烧结等步骤，制备出具有分子筛薄膜的纤维膜。
基于分子筛的纤维膜的应用非常广泛。
首先，它可以应用于气体分离领域。
分子筛具有不同孔径大小和形状，可以选择性地吸附和分离特定的气体分子。
例如，通过选择性吸附二氧化碳分子，基于分子筛的纤维膜可以用于工业废气处理和二氧化碳捕获等环保应用。
其次，它还可以应用于液体分离领域。
分子筛膜具有优异的渗透性能和高分子截留率，可用于脱盐、离子交换和有机物分离等液体处理过程。
另外，基于分子筛的纤维膜也可以用于催化反应和化学传感器等领域。
基于分子筛的纤维膜具有许多优点。
首先，它具有高选择性和高分离效率。
分子筛材料具有精确的孔径和孔结构，可以选择性地吸附和分离目标分子。
其次，它具有较高的渗透性能。
纤维膜结构能够提供较高的通量，同时保持较高的分离性能。
此外，基于分子筛的纤维膜还具有良好的化学稳定性和机械强度，能够在不同的环境条件下稳定工作。
总之，基于分子筛的纤维膜是一种具有高效分离性能和广泛应用潜力的薄膜。
它通过选择性吸附和分离分子，可以应用于气体分离、液体分离等领域。
随着分子筛材料的不断发展和制备方法的改进，基于分子筛的纤维膜将在环境保护、化学工程等领域发挥更加重要的作用。
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1、合成
为了得到好的分离性能，分子筛膜Fra bibliotek采 用粒径较小、纯度较高、分布较均匀的分 子筛晶体。分子筛膜的形成包括2个关键性 阶段：载体表面的晶核生长现象、连续分 子筛膜的形成。分子筛膜的制备方法包括 水热合成法、二次生长法、连续流合成法 和微波辅助合成法等。
1.1水热合成法
水热合成是近年来制备分子筛膜最常用 的方法，这种方法可以减少成膜过程中缺 陷的生成。原料按照一定的硅铝比配制成 反应混合物，将多孔支撑体浸入到成膜液， 在反应釜中通过直接晶化法在支撑体表面 成膜。水热合成方法操作简单，但合成膜 的性能取决于支撑体表面的性能。
2、展望
由于分子筛膜具有良好的稳定性和分离性能， 成为膜科学技术领域研究的热点之一。目前对分 子筛膜的研究仍处于初级阶段，需要扩大研究领 域，以提高膜的性能、增加合成重复性，从而扩 大生产。 今后分子筛膜的发展方向为：1) 研究分子筛 膜的成膜机理，以改进原有的合成方法和开发新 的合成方法； 2) 对分子筛膜进行改性研究，如 通过对载体表面的化学改性来获得一定取向的分 子筛膜；3) 深入研究分子筛膜在催化及分离中的 应用， 制备出具有工业应用价值的分子筛膜。
谢谢！
1.3 连续流合成法
在制备分子筛膜时，膜分离层很难在管 状支撑体内部生长。采用连续流合成方法， 反应物就能连续不断的提供给载体内表面， 从而使反应液更容易在载体内部成膜。它 的优点是：节能，可以消除重复加热和冷 却结晶消耗的高能量；与间歇生产相比， 设备简单、成本较低；生产条件易控制， 可以得到更均质的膜材料。
1.2 二次生长法
二次合成法，又称晶种法，是合成高性 能分子筛膜的有效方法，可以更好地控制 膜的微观结构（如厚度、取向等）， 具有 较高的可重复性。这种方法先采用物理方 法（如静电作用、超声波法、电泳沉积法、 机械摩擦等）在载体表面附着一层晶种， 再把载体浸渍于成膜液中，水热合成得到 性能优良的无机复合膜。
1.5 杂原子掺杂法
由于杂原子（如Al、Sn、B 等）能改变 分子筛催化性能、孔道吸附性以及分子筛 的活性和选择性，因而杂原子分子筛膜的 研究越来越受到研究者的重视。
1.6 混合基质法
混合基质膜是将沸石分子筛颗粒嵌入聚 合物基质中，利用沸石分子筛的“尺寸效 应”、“界面效应”以及“隧道效应”增 加炭分子筛膜的孔隙率，从而提高气体分 离膜的渗透性。
分子筛膜是一种高效、节能、环保的新 型材料，具有可调控的微孔结构、可调变 的催化活性、耐高温、抗化学和生物腐蚀 等优点，被广泛应用于膜分离、膜反应器、 化学传感器、电绝缘体等领域。迄今为止， 合成的分子筛膜都具有良好的分离性能， 但由于渗透性太低而不能实际应用，因此 制备具有高的渗透性能和分离选择性的分 子筛膜是目前研究的热点。
1.4 微波辅助合成法
与传统的水热合成法相比，微波合成具 有反应时间短、合成范围广、沸石粒径小、 粒度分布窄和纯度高等优点。传统加热是 通过对流、传导和辐射将热能传递到材料 表面，而微波加热可以通过电磁场直接对 材料进行加热，具有更高的热传递效率。 微波技术和其他方法的联用可以创造出一 些新颖的合成方法， 如微波辅助水热合成 法、微波辅助二次生长法等，已经用于分 子筛膜的制备。
分子筛膜的合成与进展
专业：分析化学 导师：马波 姓名：晋伟娟
分子筛膜的合成与进展
介绍分子筛膜的合成方法，如 水热合成法、二次生长法、连续流 合成法、微波辅助合成法、杂原子 掺杂法、混合基质法等，并对分子 筛膜的发展方向进行了展望，认为 加强分子筛膜的成膜机理和改性研 究，并深入开发分子筛膜在催化及 分离中的应用，制备出具有工业应 用价值的分子筛膜。