b轴取向MFI型分子筛膜二次生长合成策略及其应用

b轴取向MFI型分子筛膜因其在膜分离、膜催化反应器研究领域的重要应用引起了广泛关注。本文综述了二次生长法合成b轴MFI型分子筛膜的最新研究进展,从晶种的合成、晶种涂覆方式以及二次生长溶液的组成等方面详细总结了调控b取向MFI型分子筛膜合成的方法;比较了不同分子筛膜合成策略的优缺点,及这些合成策略对不同体系的分离效果（分离因子与通量）和催化性能的影响。本文还介绍了近年来二维（2D）分子筛和分子筛纳米片的监测与生长控制方法,自下而上直接合成纳米片与高通量、高选择性分子筛膜合成方面的最新突破。通过深入探讨各种分子筛膜制备策略,对b轴取向分子筛膜制备的发展趋势进行了展望。     

CVD法制备Sn掺杂MFI分子筛膜及其对乙醇/水体系的分离性能

采用化学气相沉积(CVD)法对MFI分子筛膜进行Sn掺杂, 制备了一种Sn-MFI分子筛膜, 并研究了其渗透汽化分离乙醇/水体系的性能. XRD, ²⁹Si NMR, UV-Vis及分离实验结果表明, 采用CVD法在将Sn引入MFI膜时, 膜层结构基本得到保持, Sn可以进入分子筛骨架, 有效地减少了膜表面的硅羟基缺陷, 提高了膜分离乙醇/水体系时的稳定性. 在SnCl₄用量为3 mL、 修饰时间为1 h时, 所得到的Sn-MFI分子筛膜的渗透汽化分离性能最佳, 并可在60 ℃下分离5%(质量分数)乙醇/水混合物时保持良好的稳定性. 在经过连续50 h渗透气化分离后, 其渗透通量仅从1.52 kg·m^-2·h^-1下降至1.38 kg·m^-2·h^-1, 分离因子从18下降至16.     

二次生长法制备高分离性能的PHI分子筛膜

通过二次生长法在α-Al2O3支撑体表面合成了PHI分子筛膜,考察了晶种合成方式、二次生长合成温度及时间对形成PHI分子筛膜的影响.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对合成膜进行表征.结果表明:载体表面合成出了PHI分子筛;二次生长法合成出的PHI分子筛膜连续、致密,膜厚约为20 μm.利用渗透汽化技术对甲醇、乙醇、异丙醇和叔丁醇等不同分子尺寸的醇/水体系进行分离性能的研究,同时考察原料液中水含量对所制备的PHI分子筛膜的分离性能的影响.结果表明:PHI分子筛膜对几种醇水体系都具有良好的分离效果,随着水含量的增加,水的渗透通量呈增大趋势,乙醇和甲醇的理想分离因子有所降低,异丙醇和叔丁醇的理想分离因子增大.     

MFI型分子筛膜的两段变温合成及对二甲苯异构体的分离性能

分别采用恒温和变温两种方法在氧化铝支撑体上原位制备了MFI型分子筛膜. 恒温法合成的MFI型分子筛膜晶体颗粒较大, 在高温脱除模板剂时会形成较大的缺陷, 没有对二甲苯/邻二甲苯(PX/OX)分离性能. 变温法合成的MFI型分子筛膜晶体在a, b方向尺寸较小, 在高温脱除模板时不会形成较大缺陷, 对PX/OX有良好的分离性能, 在300 ℃下, PX/OX分离因子高达42, PX的渗透性为9.57×10^-9 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1. 采用低温臭氧脱除模板剂能够有效减小分子筛晶体热收缩产生的应力, 提高MFI型分子筛膜的分离性能. 两种方法合成的分子筛膜在低温臭氧的条件下脱除模板剂后, 都具有PX/OX分离性能, 其中变温法合成的分子筛膜PX/OX分离因子高达76, PX的渗透性为1.02×10^-8 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1.     

两步变温法微米晶种诱导合成高性能的T型分子筛膜

在预涂自制微米晶种的多孔管状莫来石支撑体表面上,采用两步变温法诱导合成T型分子筛膜。在溶胶配比nSiO2∶nAl2O3∶nNa2O∶nK2O∶nH2O=1∶0.05∶0.3∶0.1∶30合成条件下,通过变温晶化过程成功制备出高性能的T型分子筛膜。XRD和SEM结果表明,该法可在支撑体表面上较快地形成一层连续致密的纯相T型分子筛膜层,较大缩短了膜合成时间和提高了膜致密性。在优化条件下所合成的膜具有优异的渗透汽化性能,且膜制备的重复性良好。75℃时,在水/异丙醇(10/90,w/w)混合物体系中膜的渗透通量和分离因子分别高达4.25 kg.m-2.h-1,7600;在水/乙醇(10/90,w/w)混合物体系中膜的渗透通量和分离因子分别为2.87 kg.m-2.h-1,1 900。     

含硼MFI型分子筛膜制备与渗透汽化性能研究

采用二次生长法在廉价的多孔莫来石管状支撑体上合成了含硼MFI(B-MFI)分子筛膜。通过XRD、FTIR、ICP-AES、11BMAS NMR和SEM对形成膜和粉末进行表征,并考察了溶胶nB/nSiO2比、料液温度和浓度对分子筛膜渗透汽化性能的影响。表征结果证实BO4存在于MFI晶体骨架中。溶胶nB/nSiO2比对膜层微结构和渗透汽化性能有较大影响。B-MFI型分子筛膜选择性地从水溶液中透过有机物,在60℃、质量分数5%丙酮/水和乙醇/水体系的分离因子分别为260和70,均高于同等条件下制备的silicalite-1分子筛膜。     

高性能silicalite-1分子筛膜的合成及其渗透汽化性能

采用两步原位水热合成法在新型多孔二氧化硅陶瓷管上成功合成出高性能的silicalite-1分子筛膜, 60℃时乙醇/水的分离系数达到了84, 透量达到了0.56 kg/(m²·h). 利用扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征; 研究了不同合成条件对silicalite-1分子筛膜乙醇/水分离性能的影响. 实验结果表明, 在相同的合成条件下, 利用甘油-水的混合溶液填充陶瓷管载体后, 可以提高膜的平均透量约26%. 多次活化结果表明, 二氧化硅载体上合成的分子筛膜以活化速率4℃/min升温到400℃并活化5 h, 仍然保持原来的分离选择性. 由此说明, 二氧化硅载体更适合高性能silicalite-1分子筛膜的制备.     

含氟体系下高性能丝光沸石分子筛膜的制备及其性能

采用热涂-浸渍法在大孔α-Al2O3载体上形成薄且致密的晶种层,然后在不添加有机模板剂的含氟条件下二次水热生长法制备了高性能丝光沸石分子筛膜,考察了NaF含量、硅/铝比对丝光沸石分子筛膜形貌和性能的影响.将摩尔组成为6Na2O:1.2Al2O3:30SiO2:780H2O:1.5NaF条件下合成的丝光沸石分子筛膜用于渗透汽化分离91.5%乙醇/水体系,在渗透汽化温度70°C、真空度为400Pa条件下,分离因子和通量分别达到了6872和0.51kg/(m2·h);另外,在分离异丙醇/水、乙酸/水体系时,渗透侧水浓度达到了100%(在色谱检测极限范围内),该分离系数是目前报道的丝光沸石分子筛膜分离的最佳值,并在乙酸浓度为1mol/L的乙醇水溶液中表现出良好的耐酸性.该膜有望作为膜反应器在乙酸乙酯等酯类的生产中大大提高转化率.     

多孔载体上纯相MgAPO-36和CoAPO-36分子筛膜的合成与表征

<正>分子筛膜具有与常见气体和溶剂分子大小相当的规则孔道结构,良好的热稳定性和催化性能,可用于强化气体混合物分离[1-2]和膜反应过程[3-4]。到目前为止,沸石分子筛膜(如BEA、LTA和MFI型)和磷铝分子筛膜(如AEI、AFI和CHA型)相关的研究工作均有大量报道[5],但ATS型磷酸铝分子筛薄膜的合成与应用研究仍未见公开报导。     

b-轴取向MFI型分子筛膜制备工艺

6-轴取向MFI型分子筛膜是一种具有特殊纳米孔道结构的硅铝分子筛膜,在膜分离、膜反应器、化学传感器等领域有着广泛的应用前景,受到国内外学者的普遍关注.本文综述了b-轴取向MFI型分子筛膜制备工艺方面的研究进展,详细介绍了原位水热合成法和二次生长法制备工艺;重点总结和评价了近年来在载体表面修饰、b-轴取向分子筛晶种层制各...     

含氟体系中高性能T型分子筛膜的合成

含氟体系中,在负载晶种的大孔莫来石支撑体表面快速合成了高性能且取向生长的T型分子筛膜。采用XRD、SEM和MAS NMR等手段对分子筛膜层和粉末进行表征。讨论了添加物、氟硅比、合成温度和合成时间等条件对膜生长与分离性能的影响,并阐述了含氟体系中T型分子筛膜快速晶化的机理。碱金属氟盐的加入促进了T型分子筛晶体层的晶化速率,并对晶体层形貌产生了一定的影响。膜应用于75℃、水/异丙醇(10∶90,w/w)体系的平均渗透通量和分离因子分别为(4.91±0.18)kg·m-2·h-1和7 060±1 130。     

分子筛膜包覆型催化剂的制备和应用

均匀、连续、致密分子筛膜的合成和应用受到广泛关注。利用分子筛膜具有的筛分和催化作用,在传统颗粒催化剂或载体表面包覆分子筛膜形成复合型催化剂,可以实现膜基分离和催化过程的耦合,增加反应物选择性,提高目标产物收率。本文综述了近年来在不同类型颗粒催化剂或载体表面合成分子筛膜的制备方法,描述了分子筛膜包覆型复合催化剂用于不同催化反应体系的研究结果。同时,在归纳和总结已有研究成果基础上展望了分子筛膜包覆型催化剂的研究发展趋势。     

SSZ-13分子筛膜的制备方法及其气体分离

SSZ-13分子筛具有CHA构型和3维八元环孔道结构,窗口尺寸约0.38 nm×0.38 nm。相比CH₄和N₂,SSZ-13分子筛对CO₂具有优先吸附选择性,适用于CO₂/CH₄、CO₂/N₂等体系的气体分离。SSZ-13分子筛膜的制备方法主要有原位晶化法、二次生长法、微波合成和分子筛转晶法等。高硅SSZ-13分子筛膜的疏水性随着硅铝比的增加而增加,膜层变得更加致密,缺陷减少,气体分离选择性增加。本文梳理了高硅SSZ-13分子筛膜的制备方法和气体分离的机理,分析了支撑体、合成条件、Si/Al比、测试条件和分离体系等因素对高硅SSZ-13分子筛膜气体分离的影响,展望了高硅SSZ-13分子筛膜今后的发展方向。     

在不锈钢网上快速制备连续致密 Silicalite-1分子筛膜

开发了一种在不锈钢网基底上快速制备连续致密Silicalite-1(Si-MFI)分子筛膜的新方法. 该制膜过程包括用含有聚氧乙烯(PEO)高分子的氧化硅溶液对不锈钢网基底进行预处理和在预处理后的基底上用二次生长法制备分子筛膜2个步骤. 通过该方法可在12 h内制备连续致密的不锈钢网支撑的Si-MFI分子筛膜. SEM分析结果表明, 所制备的Si-MFI分子筛膜连续且致密, 而XRD分析结果表明, 膜中的Si-MFI微晶具有高结晶度. 用膜渗透分离装置及气相色谱仪测试了Si-MFI膜的渗透性能及对CO₂和N₂的分离性能, 结果显示, 该Si-MFI膜具有很好的渗透性能, 并对CO₂和N₂具有很好的分离性能.     

纳米片层结构MFI分子筛的合成及应用

纳米片层结构MFI分子筛因其开放的骨架结构、大的外表面积、适宜的表面酸性、易接触的活性位点和优异的分子传质扩散性能,在吸附、分离、催化等领域展现出良好的应用前景,成为MFI分子筛控制合成及其应用研究的前沿。本文系统总结了纳米片层结构MFI分子筛合成及其应用领域的最新研究进展,重点讨论了原位合成法和后处理法形成纳米片层结构MFI分子筛的合成机理、模板剂种类,深入分析了影响纳米片厚度、片层间距及有序性的因素,提出开发经济成本低、可用于大规模生产纳米片层结构MFI分子筛,并将其应用于制备超薄分子筛膜、催化有机大分子反应、制备片层分子筛负载金属催化剂是未来的主要研究方向。     

MFI型分子膜的制备与H2S/CH4分离性能

采用二次生长法在多孔α-Al₂O₃载体上制备MFI型（ZSM-5和silicate-1）分子筛膜;通过XRD和SEM检测,证明所合成的分子筛膜为致密、交联和无取向的MFI型分子筛膜,厚度为5 μm;单组分气体渗透实验检测中,所制备样品膜的N₂渗透量均小于10^-11 mol/（m²·s·Pa）,可认为其无缺陷;同时,考察了样品分子筛膜对H₂S/CH₄混合气的分离效果,在渗透压分别为0.3和0.5 MPa时,silicate-1分子筛膜的H₂S/CH₄的分离因子分别为1.99和4.44,而ZSM-5分子筛膜的CH₄/H₂S的分离因子分别为6.71和12.85。     

市场动态

大连化物所合成工业用A型分子筛膜不久前,中国科学院大连化物所杨维慎研究员领导的研究组采用在多孔氧化铝基体表面预涂晶种并在凝胶体系中合成的方法,合成纯度高、完整性好的NaA型分子筛膜。这种NaA型分子筛膜的H2/n-C4H10、H2/N2和O2/N2理想分离系数分别为106、20.1和2.61,具有很好的工业应用筛分效果。与广泛研究的MFI(ZSM-5和Silicalite-1)分子筛膜相比,A型分子筛的孔径接近或小于低碳烃类分子的动力学直径,所以对H2、N2和低碳烃类具有良好的分离效果。该NaA型分子筛膜已成功应用于渗透汽化脱水分离。相关成果分别发表在Journ…     

定向含硼MFI型沸石膜对纯气体的渗透性以及对乙醇/水体系的分离选择性

研究定向含硼MFI型沸石膜和原多孔玻璃基材对纯气体的渗透性以及对乙醇/水体系的分离选择性.原多孔玻璃基材对纯气体的透过表现出诺森扩散选择性,表明气体以诺森扩散通过.纯气体透过焙烧后的B-A1-ZSM-5沸石膜,H₂,He,Ne,Ar,O₂,CO₂对N₂的理想选择性分别为16.8,15.6,12.6,9.41,8.60,5.32;CO和SO₂对N₂的理想选择性分别为0.135和0.0179;O₂对CO和SO₂的理想选择性分别为63.7和480.2.这表明该类沸石膜对纯气体的透过不仅具有良好的理想选择性,而且可能为新型防毒面具提供一种很好的可选材料.渗透汽化实验表明,在测定温度范围内原多孔玻璃基材对三种不同浓度的乙醇/水体系几乎没有分离性能.焙烧后的B-A1-ZSM-5沸石膜对5 wt%,50wt%和95wt%乙醇/水体系的分离,水的最大分离系数分别为28.2,135.7和518.5,且温度均为303 K.表明该MFI型沸石膜具有强的亲水性.     

利用原位水热合成在二氧化硅陶瓷管上制备高性能的Silicalite-1分子筛膜

 利用原位水热合成法在二氧化硅陶瓷管上成功制备出高性能的silicalite-1分子筛膜,并利用扫描电子显微镜进行了表征. 结果表明,在二氧化硅陶瓷管上合成的分子筛膜比在氧化铝陶瓷管上合成的分子筛膜具有更高的分离性能和热稳定性,说明二氧化硅载体更适合制备高性能的silicalite-1分子筛膜.     

藻朊酸钠/壳聚糖聚电解质复合物膜 Ⅰ.对水/有机液体系的渗透汽化特性

制备了藻朊酸钠／壳聚糖聚电解质复合物复合膜，研究了进料液浓度、温度等对水／乙醇体系渗透汽化特性的影响；发现膜的不同表面接触进料液时膜的分离性能不同。同时，对其它水／有机液体系，该膜也具有优异的分离性能。