沸石膜的合成最新进展
污水处理沸石
污水处理沸石污水处理沸石是一种常用的污水处理材料，它具有高效、环保、经济等优点，被广泛应用于工业废水和生活污水的处理过程中。
本文将详细介绍污水处理沸石的定义、工作原理、应用领域以及使用注意事项等内容。
一、定义：污水处理沸石，又称为污水处理专用沸石，是一种具有多孔结构的矿物质材料。
其主要成分为沸石矿石，包括天然沸石和人工合成沸石两种。
它能够通过吸附、离子交换、筛分等作用，有效去除污水中的悬浮物、有机物、重金属离子等污染物，达到净化水质的目的。
二、工作原理：污水处理沸石的工作原理主要包括吸附和离子交换两个过程。
1. 吸附：沸石具有多孔结构，具有较大的比表面积和孔隙容积。
当污水通过沸石床层时，污染物会被沸石表面的孔隙吸附吸附，从而实现对污染物的去除。
2. 离子交换：沸石具有优良的离子交换性能，能够与污水中的阳离子或阴离子发生离子交换反应。
通过这种反应，沸石能够将污水中的重金属离子、氨氮等有害物质与其自身结构中的钠离子等无害物质进行交换，从而实现对污染物的去除。
三、应用领域：污水处理沸石广泛应用于工业废水和生活污水的处理过程中。
具体应用领域包括但不限于以下几个方面：1. 工业废水处理：污水处理沸石可以用于工业废水中有机物、重金属离子、氨氮等污染物的去除。
常见的应用行业包括化工、电镀、制药、纺织、造纸等。
2. 生活污水处理：污水处理沸石可以用于城市生活污水和农村污水的处理，去除其中的悬浮物、有机物、氨氮等污染物，提高水质。
3. 污水处理设备：污水处理沸石可以用于各类污水处理设备中，如活性污泥法、MBR膜法、生物滤池等，增强其处理效果，提高处理效率。
四、使用注意事项：在使用污水处理沸石时，需要注意以下几个方面：1. 选择合适的沸石类型：根据不同的污水性质和处理要求，选择合适的沸石类型，包括天然沸石和人工合成沸石。
2. 控制沸石投加量：根据污水的水质和处理需求，合理控制沸石的投加量，避免过量使用或使用不足的情况。
洗涤助剂4A沸石的配制和发展前景
洗涤助剂4A沸石的配制和发展前景应用化学092班杨梅0916391056摘要：4A沸石作为优良的替代STPP(三聚磷酸钠)的洗涤助剂得到广泛应用。
论文主要介绍了4A沸石的合成方法以及用途，指出了其在国内外的开发和利用前景。
关键词：4A沸石；洗涤剂；助剂；前景The Preparing And Development Prospects of Detergent Auxiliary Abstract：4A zeolite as a superior alternative to STPP(sodium tripoIyphosphate) was widely used in detergent。
The paper mainly introduced the synthetise means and used of 4A zeolite，point out the develop and prospects for development of overseasKey words：4A-zeolite；detergent；auxiliary；prospect前言为响应“绿色运动”的号召，多年来人们一直在寻找STPP和ABS 的替代品．使洗涤剂符合“绿色运动”的要求实现洗涤剂的绿色化。
现在在环境中不易降解的ABS已基本完成了历史使命，它的替代品是一些在环境中较易降解的物质如烷基多苷(APG)、醇醚羧酸盐(AEC)、脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)、脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)和葡糖酰胺(AGA)等。
目前．被认为能代替STPP的物质有4A沸石、偏硅酸钠和多元羧酸、丙烯共聚物等。
其中多元羧酸和丙烯共聚物等有机物价格太高．所以一般不采用，而4A沸石较易生产，价格低廉，Ca2+交换能力强．具有毒、无污染、稳定性好等优点，已成为普遍被使用无磷助洗剂.1制备方法4A沸石的合成原料可分为两大类：一类为NaOH、A1(OH)3或A12O3、水玻璃等化工原料，是目前工业合成的主要原料；另一类为天然铝硅酸矿物原料，如(煤系)高岭土、(钠基)膨润土、天然沸石、明矾石、铝土矿、高铝水泥、玻屑凝灰岩等，已开始部分取代传统化工原料。
沸石mfi结构-概述说明以及解释
沸石mfi结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述沸石是一种具有特殊物理和化学性质的天然或合成矿物，其具有三维多孔的骨架结构。
由于其特殊的结构和性质，沸石在许多领域具有广泛的应用价值。
沸石的骨架主要由硅和铝氧化物组成，其中硅氧四面体和铝氧四面体通过共享氧原子而构成稳定的网状结构。
沸石的多孔结构使得其具有很高的比表面积和吸附能力，因此被广泛应用于吸附剂、催化剂、分离膜等领域。
其中，MFI结构是一种典型的沸石结构，其具有严密的孔道结构和良好的热稳定性。
MFI结构的孔道直径约为0.56纳米，具有较高的选择性，可用于分离和催化反应。
本文将重点介绍沸石MFI结构的定义、性质和应用。
首先，将对沸石的定义和基本性质进行介绍，包括其结构、组成和物理化学性质。
然后，将详细探讨MFI结构的特点，包括其孔道结构、化学组成、热稳定性等方面。
最后，将探讨MFI结构在吸附、分离和催化等领域的应用，并展望未来沸石MFI结构的研究方向。
通过本文的研究，我们将更深入地了解沸石MFI结构的特点和应用，为进一步的科学研究和工业应用提供参考和指导。
同时，也将为沸石材料的合成、改性和应用提供新思路和新方法。
希望本文能为相关领域的科研人员和工程师提供有益的信息和启示，推动沸石MFI结构的进一步发展和应用。
1.2文章结构文章结构部分内容如下：文章结构部分旨在介绍本文的整体结构安排和各个部分的主要内容。
通过清晰的文章结构，读者可以更好地理解和掌握文章的内容和逻辑脉络。
本文按照以下结构来组织和呈现相关内容：第一部分为引言，主要包括概述、文章结构和目的三个方面。
在概述中，我们将介绍沸石MFI结构的基本概念和背景，并简要介绍其在实际应用中的重要性。
在文章结构部分，我们将详细介绍本文的整体结构和各个部分的内容安排，帮助读者了解整个文章的组织框架。
在目的部分，我们将明确本文的主要目的和意义，为读者提供阅读的导向。
第二部分为正文，主要包括沸石的定义和性质以及MFI结构的特点和应用两个方面。
以二维材料构筑纳米片膜研究进展
Material Sciences 材料科学, 2018, 8(6), 736-741Published Online June 2018 in Hans. /journal/mshttps:///10.12677/ms.2018.86087Progress in Fabrication of NanosheetMembranes with Two-DimensionalMaterialsLukang Zheng, Zhihui Zhou, Yunqin Wu, Qi Chen, Huiling Tang, Haoyi Zhang, Qiang Xiao* Institute of Advanced Fluorine-Containing Materials, Zhejiang Normal University, Jinhua ZhejiangReceived: May 14th, 2018; accepted: May 28th, 2018; published: Jun. 14th, 2018AbstractTwo-dimensional materials, as a new type of materials, exhibit superior advantages in the fabrica-tion of membrane materials due to their high aspect ratio and specific surface areas. In recent years, some two-dimensional materials such as graphene nanosheets, MOF and COF nanosheets have been widely used in the preparation of nanosheets membrane as basic structural units. In this paper, two-dimensional nanosheet materials for preparing nanosheet membranes are intro-duced, with emphasis on two-dimensional zeolite nanosheet materials. Zeolite molecular sieve has wide application prospect in separation membrane field because of its microporous, high temperature resistant, swelling resistant and molecular sieve grading characteristics.KeywordsTwo-Dimensional Nanosheets, Separation Property, MFI Nanosheet以二维材料构筑纳米片膜研究进展郑璐康，周智慧，吴云琴，陈琦，汤会玲，张豪益，肖强*浙江师范大学含氟新材料研究所，浙江金华收稿日期：2018年5月14日；录用日期：2018年5月28日；发布日期：2018年6月14日摘要二维材料作为一类新兴材料，具有较高的面厚比和比表面积，在构筑膜材料方面具有天然优势。
合成条件对NaY型沸石膜渗透分离性能的影响
1. 3 沸石膜表征 用 JEOL J SM 26300F 型扫描电镜 仪 ( SEM ) 分 析观察膜生长情况 ,并测出膜层的厚度 ;用 R igaku
近年 ,清洁高效的低温燃料电池作 为移动微 型电源的商业化进程非常迅速. 在燃料电池内 ,天 然气 、甲醇等燃料内 部改质产生的 CO 和 CO2 会 腐蚀铂系金属电极 ,并对电极的催化作 用产生毒 害 . [ 1 - 2 ] 沸石膜具有优异的耐热性 、化学稳定性和 机械强度 , N aY型沸石膜能够选择透过 非极性分 子和极性分子. 利用 NaY型沸石膜分离去除燃料 电池内的 CO 和 CO2 ,保护电池电极 、延长电池使 用寿命是大可期待的 [ 3 ] .
原料溶液 : 用硅 溶 胶 (青岛 海 洋 化工 集 团 , w ( SiO2 ) = 25 % ) 、氢氧化钠 (上海化学试剂有限公 司 , w (NaOH ) > 96 % ) 、铝酸钠 (上海化 学试剂有 限公司 , w (A l2 O3 ) ≥41 % )和去离子水按一定的加 入顺序配制成澄 清原料 溶液 , 摩尔 比为 A l2 O3 ∶ SiO2 ∶Na2O ∶H2O = 1∶1 218 ∶17 ∶975. 由于过长的搅 拌时间会使溶液的组成因结晶而发生改 变 [ 9 ] ,因 此搅拌时间定为 3 h.
合 成 条 件 对 NaY型 沸 石 膜 渗 透 分 离 性 能 的 影 响
李 笛
(广州大学 环境科学与工程学院 ,广东 广州 510006)
摘 要 : 选取不同的晶化时间和 晶化 温度 ,在 α2Al2O3 陶瓷圆管的外表面上水热 合成 NaY型 沸石膜 ,考察合 成 条件与膜的结晶性 、膜的 微结 构和 膜的 CO2 /N2 气体渗透分离 特性之间 的相互 关系 . 在晶化 时间为 12 h、晶 化 温度为 70 ℃时 ,合成 的膜 对 CO2 /N2 气体的选择透过性能优异 ,分离系数达到 54142. 用 SEM 和 XRD表 征手 段 分析膜的微结构和结晶性 ,表 明该 膜为致密完整的半结晶膜 ,厚度约为 0194μm. 关键词 : 无机膜 ; NaY型沸石膜 ; 合成 ; 分离 中图分类号 : O 612 文 献标识码 : A
沸石化学式
沸石化学式
沸石被广泛应用于石油化工行业，能够有效地净化废气，消除有害气体，科学净化环境，保护人类的健康。
那么，我们对它的化学式有什么了解呢？
沸石是一种失去有机物后的无机碳化物，分子式为Al2O32H2O，它是一种无机化合物，是由两种元素，即铝（Al）和氧（O）组成的。
从具体的化学表达式来看，沸石包含两个铝原子，三个氧原子以及2个氢原子，所以其化学式为Al2O32H2O。
从其结构来看，沸石由两个三角面积组成，铝原子在三角形外圈，而氧原子和氢原子位于三角形的内圈，形成了特殊的桥链结构，这样就使组装的沸石具有凝聚力，从而形成沸石膜，能够屏蔽有害物质，消除有害气体。
沸石还具有极好的性能，它能够把空气中的有毒气体和有害物质过滤掉，有效地降低空气中污染物的浓度，从而科学净化环境，保护人类的健康。
沸石还具有非常高的吸附能力，它能够吸收有害气体，如氮氧化物、二氧化硫、氯气和挥发性有机化合物等。
因此，沸石的应用也得到了广泛的普及，受到了科学家和政府部门的欢迎和重视。
综上所述，沸石的化学式为Al2O32H2O，它是一种有特殊结构的无机化合物，具有凝聚力，能够起到过滤和吸附有害物质的作用，为人类健康和环境科学净化做出了重要贡献。
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低介电常数mfi型沸石分子筛薄膜
低介电常数mfi型沸石分子筛薄膜下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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二次生长法合成ZSM_5分子筛膜的影响因素
二次生长法合成ZSM25分子筛膜的影响因素王 龙1 郑均林2 孔德金23 郭杨龙13(1华东理工大学工业催化所教育部结构可控先进功能材料及其制备重点实验室 上海 200237;2中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院 上海 201208)摘 要 具有均匀孔径的分子筛膜在催化反应器、膜分离等领域显示其巨大潜力。
通过适宜路线制备高质量分子筛膜成为膜研究的热点。
负载晶种的二次生长法在高性能ZS M25分子筛膜的制备中表现出巨大的优势。
从膜层的连续性、渗透性、选择性这3个分子筛膜最重要的性能指标出发,重点分析了晶种尺寸、用量、分散介质、载体内部生长、反应温度、有机模板剂的去除等因素对于分子筛膜性能的影响,阐述了其作用机理以及已经应用的改良手段。
综述了ZS M25分子筛膜的研究现状和亟待解决的技术难题,并展望了ZS M25分子筛膜的应用。
关键词 ZS M25分子筛膜 二次合成法 影响因素The F actors in the Secondary G row th Process F abricating ZSM25Z eolite MembraneWang Long1,Zheng Junlin2,K ong Dejin23,G uo Y anglong13(1Lab for Advanced Materials,Research Institute of Industrial Catalysis,EC UST,Shanghai200237;2Shanghai Research Institute of Petrochemical,SI NOPEC,Shanghai201208)Abstract Z eolite membranes with uniformly sized pores show great promise in the areas of catalysis reactor, membrane separation,and other novel rge efforts have been focused on how to synthesis high2per formance zeolite membrane using appropriate routes.Seeded secondary growth process displayed great advantages in the fabrication of ZS M25zeolite membranes com pared to other parallel procedures.C ontinuity,selectivity,and permeability are three m ost im portant properties dominating the per formance of zeolite membranes.Several fundamental factors in fluencing the per formance of high2quality zeolite membranes,including size of ZS M25seeds,dosage of ZS M25seeds,dispersing media, internal growth of ZS M25zeolite in substrates,crystallization tem peratures,and elimination of tem plating agents etc were summarized.The inherent mechanisms and practical im provements were als o proposed.Finally,the status2the2art of ZS M25 membrane and several unsettled problems were briefly outlined with a prospect of their industrial application.K eyw ords ZS M25zeolite membrane,Secondary growth process,In fluencing factor分子筛膜是一种兼具沸石性质的膜结构材料,独特性质决定其巨大的应用前景。
A型分子筛膜的合成与应用研究进展
文章编号 ：０ ７２５ （０ ）７０ ０ －４ １０ －８ ３ ２ １ ０ －０ ３０ １
Ａ型 分 子 筛 膜 的 合成 与 应 用 研 究进 展
于晓波 ， 蒋 巍， 董 薇 ，刘长玲
（ 吉林化工学 院 化工 与材料２ 程学 院． １ ２ 吉林 吉林 １ ０２ ３ ２） ２
摘要 ： 综述 了 Ａ型分子筛膜 的合 成方法 ， 绍了原位 水热 合成法 、 次生 长法和微 波加 热法 ， 介 二 并概述 了 Ａ型分 子筛膜合成过程 的影 响因素． 总结 了 Ａ型分子筛膜在分 离领域 的应用 ． 最后提 出了研 究开发 Ａ型
原位水热合成法是将载体放人分子筛合成母 液 中， 在一定温度下利用晶化釜内水蒸气 产生一 定 压 力 ， 分 子 筛 晶体 在 载 体 表 面上 生 长 成 膜 ． 使 Ｓ ｚｋ【 １８ ｕｕｉ ９ ７年首先用 水热合成 的方 法在多孔 ３ Ｊ 支撑体上制备出了 Ａ型分子筛膜．ａ ｒ Ｊ ａ 等 用 ｆ
１ Ａ型分子筛 膜 的合成方法
目前 已经 发 展 了 多 种 制 备 Ａ型 分 子 筛 膜 的
一
二次生长法又称 为晶种法 ， 用物理方法先在
载体表面形成一层分 子筛晶种层 ， 再把载体放人 定浓度的分子筛合成液 中， 在一定条件下晶化
合成方法 ， 主要 目的是希望通过这些方法 制备元
４
吉 林
化 工
学
院
学
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２ １ 矩 ０１
预涂晶种对制备 Ａ型分子筛膜过程的影响． 发现 晶种法能提高结 晶速率 ， 并显著抑制 Ａ型分子筛 结 晶向其它结晶类型转化． ａ ａｉ 副 Ｙ ｍ ｚ等¨ 的研究 也 表明晶种法能有效获得结构致 密的 Ａ型分子 筛 膜． ｏｄｅｕ 以 Ａ型分子筛为 晶种 ， Ｂ ｕ ｒ 等¨ ａ 通过 浸 涂法引入 晶种使二次生长过程中膜的微观结构变 化得到控制 ， 合成出了无缺陷的 Ａ型分子筛膜．
大连理工大学本科毕业设计论文
大连理工大学本科毕业设计论文Newly compiled on November 23, 2020大连理工大学本科毕业设计（论文）亲水性丝光沸石膜的制备及其渗透汽化性能的研究Preparation and dehydration performance of hydrophilic mordenite zeolite membranes学院（系）：化工与环境生命学部专业：能源化学工程学生姓名：张志坚学号：指导教师：杨建华评阅教师：完成日期：大连理工大学Dalian University of Technology摘要在化学工业中，脱水操作是非常重要和主要的操作过程。
膜分离技术是一种新型的分离技术，由于具有其低能耗、设备要求简单、选择透过性好等优点，近年来得到了广泛的关注。
丝光沸石分子筛膜MOR具有优良的耐热性、耐酸性及良好的亲水性，能够应用于在苛刻环境下渗透汽化以分离有机物/水溶液，所以具有广阔的应用前景。
本文采用热浸渍涂层法，在α-Al2O3陶瓷载体管上引入了晶种，通过二次水热合成法制备出了不同Si/Al比（摩尔比）的丝光沸石膜。
采用的合成液配比为：10Na2O: : 36SiO2:960H2O，实验采用的变量是不同Al源加入量、不同F-离子加入量，考察其对丝光沸石分子筛膜的影响，通过不断重复尝试优化了合成丝光沸石分子筛膜的合成条件，成功地合成出了表面致密、重复性良好、耐酸性好及分离性能优异的丝光沸石分子筛膜。
最后通过实验考察了合成的丝光沸石膜在渗透汽化中的应用。
采用原料为90wt.%异丙醇/水（t =75℃）及50 wt.%乙酸/水（t =75 ℃），结果表明：所合成的丝光沸石膜具有较好的分离性能和稳定性，具有工业应用前景。
关键词：膜分离；丝光沸石分子筛；渗透汽化；乙酸脱水Preparation and dehydration performance of hydrophilicmordenite zeolite membranesAbstractDehydration is the most important and prevailing separating process in the chemical industry. Due to benefits of efficient use of energy and equipment, maneuverability, and excellent permeability etc, membrane separation is widely investigated in recent years. Mordenite membrane has orthogonal pore structures. There is a wide potential application of mordenite membrane in the dehydration of organic acid and membrane catalytic reaction due to its high thermal stability and excellent acidic resistibility. Mordenite membrane has become a research hotspot in recent years.The objective of this work is to synthesis mordenite membranes with different Si/Al rations on a seeded α-Al2O3 tube by in situ hydrothermal synthesis. The molar composition of synthesis mixture is 10Na2O: :36SiO2:960H2O, and I have done a lot of comparative test under this ratio. The effect of crystallization time, crystalization temperature,and differentSi/Al on synthesis of mordenite membrane is studied. We has successfully synthesis the fine membrane which is thin and compact, reduplicate, acidic and possesses good separation property.At last, the synthesized mordenite membrane is applied in the dehydration of90wt.%IPA/water (t =75℃）and 50 wt.% acetic/water（t =75 ℃） by pervaporation, which exhibits excellent separation properties and high acidic stability, prove that the mordenite membrane has potential application in industry.Key Words：Membrane separation; Mordenite membranes; Pervaporation; Dehydration of (AAc)目录1 文献综述前言近年来，全球变暖等环境问题日益突出，使得全球各国在工业发展中设法减少能量消耗，其中一方面是出于降低成本的考虑，另一方面也是为了减少排放二氧化碳，以缓解其导致的全球变暖等温室效应。
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国内外新技术 New Technology Dome stic and International沸石膜的合成最新进展李永生 王金渠 郭树才(大连理工大学吸附与无机膜研究所,大连,116012)提 要 介绍了合成沸石膜的常用方法,如:原位水热合成法、二次生长法、微波法及脉冲激光烧蚀法,并对各种方法进行了比较,指出了其优缺点。
提出了沸石膜合成的目标:合成由小晶粒组成的薄而连续的定向膜。
对载体的选择及处理方法进行了总结,并对沸石膜的合成方法进行了展望。
关键词 沸石膜,合成,进展 在多孔载体上制备的多晶沸石膜为气2气、液2液分离提供了新的解决方案,因此受到人们越来越多的重视,沸石膜具有高温稳定性和能适用于苛刻的化学条件的特点,为其在工业上的潜在应用提供了广阔的前景。
近10年来,沸石膜的合成成为无机膜领域的一大热点,大批的科研工作者开始从事沸石膜的工作,并相继合成了MFI、A、Y、L等沸石膜,其中尤以MFI沸石膜研究为多[1～6]。
目前合成的MFI膜多为ZS M25膜和纯硅膜(silicalite)。
MFI沸石是一种具有二维孔道系统的沸石[7],如ZS M25沸石,其直线型孔道直径为0154nm×0156nm,Z字形孔道直径为0151nm×0154nm,与工业上几种很常用的物质的分子动力学直径相接近,另外,其发达的孔道系统为分子在其内部容易扩散、不易堵塞提供了可能。
此外, ZS M25沸石晶粒多为苯环形,对膜的形成有利,因此ZS M25膜的合成备受关注[8]。
沸石膜应用于工业生产,不仅要有好的选择性,更要有良好的渗透性能。
选择性和渗透性这一对矛盾也一直是困惑膜工作者的一道难题,只有解决了这一对矛盾,膜的工业应用才有保证。
有载体沸石膜的形成和生长受到很多因素的制约,如合成溶液(溶胶)的组成、配制溶液(溶胶)的步骤、载体的物理性质及水热处理条件。
迄今为止,有很多研究小组都成功地合成了高质量的沸石膜(如ZS M25膜、纯硅膜、A膜、TS21膜),但具体的膜性能、合成方法等千差万别。
因此寻找合适的载体、载体处理方法及合成步骤成为大家的主要任务。
1 沸石膜的合成目标沸石膜的最大优点是具有单一的孔结构,能够在分子水平上对气体进行分离。
在气体分离过程中,要真正实现分子筛分,则要求沸石膜内只有晶内孔,无任何晶间孔,其中包括堆积孔、针孔及裂缺,要实现这一点则是十分困难的事情。
为了尽量接近分子筛分,首先必须制得连续的膜,这就可能使晶粒重复堆积,且有可能长到载体孔内部,使膜层变厚,气体通过膜层的阻力加大,渗透量大幅度下降[309],但这并不是我们希望看到的结果。
因此合成由小晶粒形成的薄(亚微米膜)而连续的定向膜就成为我们主要的合成目标。
如Vroon[10]等人通过改变晶化条件在多孔α2Al2O3载体上合成了厚度为2～7μm的沸石膜,并得出沸石膜的有效膜厚仅为最上一层粒子厚的结论。
D ong[6]等人在载有氧化锆的氧化钇载体上合成出了无缺陷的厚度为015～017μm的多晶纯硅膜,在多孔α2Al2O3载体上合成的膜厚为2～3μm,且H2/CH4的分离因素达1015, H2的渗透通量为2162×10-7m ol/m2・s・Pa。
2 沸石膜的合成方法沸石膜最常用的合成方法为嵌入法或后合成法(ex2situ,post2preparative)和原位水热合成法[11] (In2situ Hydrothermal Synthesis)。
嵌入法是将沸石晶粒掺混到聚合基质如硅烷橡胶或玻璃SiO2基质中,浇铸形成含有沸石的复合膜,由于沸石表面有一部分埋到了基质里不能发挥作用,因而不如纯沸石膜层有效。
原位水热合成法指在载体的孔口或次孔口直接合成沸石膜,迄今为止报道的多为水热法[12]。
大连理工大学吸附与无机膜研究所利用改进的水热法分别合成了ZS M 25膜和A 型膜[28030031]。
以廉价的正丁胺为模板剂,通过不同的方式将晶种引入载体,一次水热晶化即可合成出致密无缺陷的ZS M 25沸石膜,从澄清的合成溶胶体系出发合成的管状膜轴向厚度均匀,在焙烧过程中无大的裂缺产生。
水热法的主要步骤是将经过清洗处理的载体直接放到盛有合成溶液(溶胶)的晶化釜中,在一定温度和釜内自身产生的压力下,直接在载体表面长出沸石膜。
但是利用该法重复制膜则受到限制,膜的微结构如厚度、粒径、晶粒取向等不能很好地重复,而且通常会导致孤立颗粒生成,只有当它们长得足够大并连成一片才能形成连续的膜,这样就使薄膜尤其是纳米范围内的沸石膜的制备困难。
近来,陆续有人报道用不同的方法合成了沸石膜。
211 二次生长法早在1994年Tsapatis [13]等人便建议利用胶体沸石悬浮液先浇铸成膜前驱物,再通过它的二次生长制得沸石膜,并利用此技术制成了L 、MFI 和A 型膜[11～14]。
该法的合成路线如图1所示[12]。
在二次生长法中,膜的形成始于前驱膜的浇铸,这种前驱膜可通过浸沾涂到载体上,也可在浇铸盘里通过溶剂的挥发而自成载体。
对L 型沸石来说,无载体的前驱膜是由任意取向的晶粒组成的,二次生长在凝胶中进行,最后制成的是一薄而任意取向的非对称L 型膜。
MFI 膜也是由任意取向的前驱膜制得的,然而经过比较他们发现,如果二次生长发生在较好的生长方向条件下,则制得的膜薄且取向较好。
对A 型沸石来说,通过将立方形晶粒面朝下沉积到载体上可制得定向的前驱膜,经二次生长可制得取向一致的致密薄膜,这主要归因于前驱膜的定向,而MFI 膜的定向则是晶粒生长的结果。
上面3种情况证实了二次生长技术的灵活性,与以前的原位合成技术相比,其对最后的膜的微结构如膜厚、取向程度可较好地控制,这种事先形成前驱物薄层技术的出现为在更广泛范围内在水热条件下合成连续膜提供了一种新的工具。
Valtchev 等人[15]和Mintova 等人[16]也报道了相似的方法,在金表面制备了中空的纯硅膜和ZS M 25膜,他们先对载体表面进行修饰以助长晶种晶粒在基质表面的吸附,随后利用晶种的生长形成膜。
二次生长的具体操作是这样的:首先制备沸石溶胶,其与水热合成沸石条件相似,将一定组成的溶液在一定温度下晶化一定时间后,冷却并用去离子水重复洗涤至一定pH 值,离心分离得稳定悬浮液。
其次是制备前驱膜,前驱膜又分无载体膜和有载体膜,对于无载体膜,将定量的沸石悬浮液与薄水铝石溶液相混合,室温下在浅盘中与空气接触,水分挥发后制得前驱膜,悬浮液加入量不同,则膜厚不一样。
对于有载体膜,将载体浸到悬浮液中数分钟,然后以一定的速度(1cm/min )取出,室温下空气中干燥。
这样的过程重复不同的次数以制备不同厚度的前驱膜,涂膜后的载体在550℃下灼烧备用。
最后是前驱膜的二次生长,将前驱膜(有载体或无载体膜)竖直放入盛有合成液的晶化釜中晶化一段时间,即得薄而定向的沸石膜。
212 微波合成法微波合成法是近来发展起来的一种合成方法,CaroJ 等人[17～19]陆续报道了用此法合成了粒径为图1 沸石薄片和沸石膜的制备方法10～50μm的AlPO425沸石。
它是利用微波加热处理合成凝胶或前驱物,在较短时间内合成沸石及沸石膜的方法。
Mintova等人[20]1998年报道利用微波合成法制备了纳米AlPO425分子筛和超薄的分子筛膜,并对相同组成的合成溶胶,在通常的水热处理和微波加热处理下的合成结果进行对比。
图2中的a、b分别为不同处理条件下晶粒的XRD衍射谱图,可以看出两图谱峰相似,只不过在微波法中得到的晶粒的峰宽变宽,这是由于晶粒变小的缘故。
用D LS 对合成的晶粒进行测试,如表1中的实验1,其粒径约为150nm,而实验2和3则从3μm到20μm。
当将温度降到110℃时,利用传统的合成法仅能得到薄水铝石(如实验4)。
而且同样的组成水热合成得到的是AlPO425和无定型物的混合物(如实验5、6)。
这说明利用微波合成可以缩短反应时间,减小晶粒粒径,并可在更宽的组成范围内合成沸石。
图2 150℃合成的AlPO425分子筛的XRD谱图(a)水热晶化6h (b)微波加热7m in表1 AlPO425分子筛的晶化条件N o.(TE A)2O Al2O3P2O5H2O t aged/h111001101132110122110011011321101231100110113211012411001101132110125110011011323001261100110113230012N o.t cr/℃t cr/m in p/W粒径合成膜11507m in1000150nm AlPO425 21506h oven3～10μm AlPO425 315018h oven10～20μm AlPO425411018h oven薄水铝石51707m in500300nm AlPO425 617018h oven AlPO425+Am 表2列出了不同合成条件下膜合成结果,可以看出不同的合成溶液组成和水热处理方法,膜厚从100nm到3000nm不等,在所有的膜中,膜都是连续的。
增加反应时间(从1min到5min),样品S2由于大晶粒的第二层膜的生成使膜变厚。
图3为S8、S7的衍射谱图,可以看出膜的XRD谱图与AlPO425沸石粉末的XRD谱图是相似的,很明显,微波合成的结果是晶粒都沿c轴平行于载体而呈直线形成定向膜,而传统的加热方式则导致了任意取向的沸石膜,且生成大的隔离的晶粒,只有长到很厚时才形成连续的膜。
图3 QC M电极上AlPO425膜的XRD谱图(a)水热晶化6h(样品S8,温度150℃)(b)微波晶化5m in(样品S7,温度150℃)表2 AlPO425膜的晶化条件N o.t/℃t c/m in p/W膜厚(SE M)/nmS111011000100S211051000250S39010500150S4110101000200+大晶粒S51601300250S61507500500S715051000250S8150360水热晶化釜3000 3制备样品S1的凝胶与表1中相同 因此,利用微波加热处理合成沸石和沸石膜,在与水热合成相同的合成配比下,可以合成纳米晶粒,缩短反应时间,在较宽的合成范围内合成薄而连续的定向膜。
213 脉冲激光烧蚀法(Pulsed Laser Ablation)脉冲激光烧蚀法是让一束有高强度激发物的激光束轰击压成片状的沸石粉末,使之产生一束粒子流,沉积到一定温度的载体上,从而在载体上成膜。
利用此法可以制备连续的沸石膜,而且可在几百纳米到几微米的范围内控制膜厚。
图4 AlPO425分子筛膜的制备步骤Balkus等人[21],利用此法制备了定向的UT D21沸石膜。
他们将UT D21沸石粉末压制成直径为215cm的圆片,放入能控制温度的小室内,在其下215cm处放一刨光的硅片载体,将硅片加热到160℃并使其背侧O2压力保持在20Pa,然后用能量输出为90～100m J/脉冲的强激发物光束烧蚀沸石圆片,重复频率为10H z,如此沉积的膜,从SE M照片可以看出晶粒均一、连续,膜厚为650nm。