纳米级品种预涂层法Silicalite-1型沸石膜合成及其结构分析

在大孔α—Al2O3陶瓷管栽体上采用晶种预涂层法在澄清溶液体系中水热合成了Silicalite-1型沸石膜，用SEM和XRD表征了晶种、晶种涂层后载体和成膜后沸石膜的结构、晶形变化、晶相结构等成膜情况，并初步考查了两种不同温度（130℃和160℃）下生长成膜的结构变化．结果表明：制备的品种呈椭球形、晶粒小（约100nm）而均匀、纯度高．适合作晶种涂层成膜；所用载体孔径大而不均匀、表面粗糙而不平整，但经品种涂层后表面可形成一层厚度均匀、光滑的晶种层，再水热晶化时有利于成膜．所得膜连续、清晰无裂缺，载体、晶种层和沸石膜层之间相互结合紧密；连续晶种层改善了载体表面的性能。有利于连续Silicalite—1沸石膜的形成；合成温度不同，沸石晶粒在载体表面生长的方向不同，所形成的膜微观结构也不同．该合成方法能适合其他不同类型沸石膜的制备．     

Silicalite-1分子筛膜的制备与表征

考察了硅源、合成温度等合成条件对silicalite-1晶体在多孔支撑体上形成以及所合成的silicalite-1分子筛膜的分离性能的影响.结果表明,在185℃时采用非聚合态TEOS作为硅源进行合成需要40～50 h,而采用三聚合态的硅溶胶作硅源,其晶化温度降到175℃,合成时间仅为16 h.此外,采用硅溶胶作为硅源所合成膜的分离选择性明显好于TEOS合成的膜.XRD和SEN等表征显示,采用两种硅源都有纯的silicalite-1分子筛晶粒连续生长在莫来石支撑体外表面.     

简单体系合成Silicalite-1沸石空心微囊

利用介孔氧化硅小球（MSSs）作为模板,在简单的NaOH体系中,采用低温水热法,合成出silicalite-1沸石空心微囊（HSMs）,并对其形成机理进行了探讨．电镜照片说明样品具有良好的中空微囊结构,FT-IR谱图以及XRD谱图验证了合成出具有空心微囊的沸石特质,TGA测定出样品中聚电解质以及少量的有机结构导向剂的含量．在合成过程中,随着体系碱度提高,模板氧化硅核溶解驱动力增大,当外层的晶种交联生长与核内氧化硅溶解达到匹配时,可以形成良好的空心沸石微囊．     

纳米NaX分子筛的合成研究

报道了以商品化的硅溶胶和硫酸铝作为反应原料,水热静态合成法制备纳米NaX分子筛的方法,系统地研究了制备条件对分子筛粒度的影响。实验中发现原料配比、导向剂的加入、盐效应、晶化温度等是纳米NaX分子筛合成的关键因素。通过优化合成参数,在较高碱度下,利用盐效应方便地合成出了100￣200nm的超细NaX分子筛,采用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对反应产物进行了表征。     

沸石分子筛膜合成方法的研究

膜分离技术发展迅速,在化工、食品、制药和石油工业等领域有着广泛应用,分子筛膜具有均一的孔道结构,具有高的分离选择性;复合分子筛膜的制备方法主要有原位水热晶化法和二次生长法,在使用上各有优势。     

ZSM-5分子筛膜合成和成膜条件

就ZSM-5分子筛膜的合成条件研究了晶粒大小对合成分子筛膜的影响。通过实验得出沸石晶粒和载体的孔径相匹配才能合成好的分子筛膜,只有沸石晶粒稍大于载体的孔径才能合成出优质的沸石膜。实验得出的H2／C3H8 的理想分离系数为8.762。     

添加TMAOH合成A型分子筛膜及其渗透汽化性能

采用在澄清合成液中添加少量四甲基氢氧化铵（TMAOH）的方法在管状氧化铝表面合成了A型分子筛膜;采用x射线衍射谱图（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征了A型分子筛膜的特征;考察了A型分子筛膜在乙二醇／水体系中的渗透汽化性能．XRD结果表明,氧化铝表面只有A型分子筛存在;SEM结果表明,基膜表面覆盖了一层均匀、致密的分子筛膜．在澄清合成液中添加少量TMAOH,有助于减小分子筛的厚度,从而提高分子筛膜的渗透汽化性能．在温度为343,353,363K下,当水和乙二醇的质量比为85：15时,A型分子筛膜都有很高的渗透分离性能,其选择分离系数都大于10000,渗透量分别为2．88,3．18,5．08kg·（m^2·h）^-1．在上述三种温度下,当水的含量减少时,A型分子筛膜的渗透量减小;而在水的含量相同的条件下,随着温度升高,A型分子筛膜的渗透量增加．     

丝光沸石分子筛膜的制备与表征

在不添加有机模板剂的条件下,使用配比为n(Na2O):n(Al2O3):n(SiO2):n(H2O)=0.25:0.067:1:35溶胶在多孔莫来石管上水热合成出丝光沸石分子筛膜.考察了晶化时间、硅源、铝源等条件对晶体层晶化和渗透汽化性能的影响.合成的膜经XRD和SEM表征.优化合成条件下制备的丝光沸石膜具有良好的渗透汽化(pervaporation,PV)性能,在75℃,水/乙醇(质量比为10/90)混合溶液中的渗透通量和分离因子分别为0.72 kg·m-2·h-1和480.xRD和SEM表征显示,在较优化水热条件下,支撑体外表面形成了一层致密的、高结晶度丝光沸石分子筛晶体.     

多面体Y1-xDyxVO4纳米晶的合成及其荧光性能

以乙二醇和水为溶剂,在170℃用水热法合成多面体Y1-xDyxVO4(0≤x≤0.1)纳米晶.用x射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和光致发光(PL)等手段对产品的结构和性能进行分析和表征.研究结果表明:多面体Y1-XDyxVO4纳米晶均为单晶结构,其颗粒粒径为20-200nm;PL光谱显示,随着退火温度的提高,多面体Y1-xDyxVO4纳米晶具有比不规则Y1-XDyxVO4纳米颗粒更好的荧光性和较好的晶化度,但产品的Y/B(黄光强度与蓝光强度的比值)和色纯度下降.     

管状NaY型分子筛膜的合成

分别采用密闭式不锈钢反应釜和开口式回流玻璃反应器,在多孔管状支撑体表面水热合成NaY型分子筛膜.探讨了硅铝溶胶老化时间、合成温度及时间、支撑体等成膜条件对分子筛膜性能的影响,对合成膜进行了XRD和SEM表征.与鼓风烘箱加热的不锈钢反应釜相比,采用油浴加热的玻璃反应器的反应时间更短;同时,形成分子筛膜的渗透性能受支撑体材质的影响很大.在优化的合成条件下,膜对水/有机物混合物具有较好的分离选择性.莫来石支撑体上形成的NaY型分子筛膜应用于75℃、水/乙醇(质量比为10/90)和水/异丙醇(质量比为10/90)体系的渗透通量和分离因子分别高达2.97 kg·m-2·h-1和305,2.45 kg·m-2.h-1和920.而不锈钢支撑体上制备的分子筛膜的渗透通量均为莫来石支撑体上合成膜的1.5倍以上.     

Silicalite-1分子筛膜晶体取向的调控

使用不同生长条件和生长液配方，在多孔氧化铝载体和氧化硅-氧化锆中间层上，原位水热合成出均匀的随机取向、a，b-轴取向和b-轴取向的晶种层，并进一步通过晶种层的二次生长，制备出随机取向、a，b-轴取向和n-轴取向的分子筛膜层，与国内外现有合成方法比较，采用原位水热法合成晶种层并进一步进行二次生长得到分子筛膜的合成路线简单、易行，晶种层和膜层的扫描电子显微镜和X射线衍射等表征结果表明，使用二次原位法同样可以实现分子筛膜层晶体取向和微观结构的调控．     

Synthesis of zeolite membranes

Zeolite membranes offer great application potentials in membrane separation and/or reaction due to their excellent separation performance and catalytic ability. Up to present, various synthesis methods of zeolite membranes have been developed, including embedded method, in-situ hydrothermal synthesis method, and secondary growth method etc. Compared with the in-situ hydrothermal synthesis method, the secondary growth method possesses a variety of advantages such as easier operation, higher controllability in crystal orientation, microstructure and film thickness,leading to much better reproducibility. This review provides a concise summary and analysis of various synthesis methods reported in the literature. In particular, the secondary growth method was discussed in detail in terms of crystal orientation, defects and crystal grain layers. Some critical issues were also highlighted, which were conducive to the improvement in the synthesis technology of zeolite membranes.     

Preparation of A-type zeolite membranes on nonporous metal supports by using electrophoretic technique

A-type zeolite membranes were prepared on the nonporous metal supports by using electrophoretic technique. The as-synthesized membranes were characterized by XRD and SEM. The effect of the applied potential on the formation of the A-type zeolite membrane was investigated,and the formation mechanism of zeolite membrane in the electric field was discussed. The results showed that the negative charged zeolite particles could migrate to the anode metal surface homogenously and rapidly under the action of the applied electric field, consequently formed uniform and dense membranes in short time. The applied potential bad great effect on the membrane formation, and more uniform and denser zeolite membranes were prepared on the nonporous metal supports with 1 V potential.     

水热法合成超细T型分子筛

在较低温度和添加四甲基氢氧化锰溶液(TMAOH)模板剂条件下,采用水热法合成了平均粒径为150nm的超细T型分子筛.采用XRD、IR、SEM和N2吸附脱附法表征了合成的样品.结果表明,合成的超细T型分子筛晶粒具有均匀的颗粒粒径分布和大的比表面积,而且极少量的超细晶种就能有效地促进T型分子筛的结晶.添加晶种或模板剂均可以有效地控制生成晶粒的大小和分布.     

Lateral growth of silicalite-1 crystal membrane on glass slabs

Conclusions By the control of hydrothermal synthesis, lateral-oriented silicalite-1 membrane was synthesized on a glass slab, which posseses uniform aligned nano-channels in a large scale and results in a new host material for the study host-guest science.     

Synthesis and pervaporation performance of high-reproducibility silicalite-1 membranes

High-reproducibility silicalite-1 membranes were synthesized on silica tubes by in-situ hydrothermal synthesis, and the relative standard deviation （R.S.D.） of average separation factor for eight membranes was only 7.5%. By using an effective method called ＂solution-filling （SF）＂, the average flux of membranes prepared with SF method was improved by about 49% compared to membranes prepared without SF method, and the highest flux of membrane prepared with SF method towards ethanol/H2O mixture at 80℃ was 1.49 kg/（m^2·h）. Pervaporation experiments showed that the fluxes of silicalite-1 membranes at 60℃ were 2.63, 0.87, 0.24, and 0.20 kg/（m^2·h） towards methanol/H2O, ethanol/H=O, 2-propanol/H2O, and 1-propanol/H2O mixtures, respectively, and the corresponding separation factors were 22, 69, 81, and 159, respectively.     

热浸渍晶种法制备高重复性NaA分子筛膜

利用热浸渍法和打磨法引入晶种合成NaA分子筛膜,将合成的NaA分子筛膜应用于乙醇/水混合体系,研究进料温度、进料侧压力及进料流量等对其分离性能的影响。结果表明,进料温度升高,渗透通量和分离因数呈增大趋势;进料侧压力增大,渗透通量增加,分离因数减小;进料流量增大,渗透通量明显增大,分离因数未发生明显变化。进料温度为75℃、进料侧压力为100kPa、相对真空度接近-0.1MPa、进料流量为16L/h时,所得NaA分子筛膜的渗透通量和分离因数分别为1.08kg.m-2.h-1和3 338,此时用于乙醇/水混合体系分离效果最佳。NaA分子筛膜的重复性高达80%。     

柱状纳米羟基磷灰石的制备和结构表征

以P2O5,Ca(NO3)2.4H2O为原料,无水乙醇为溶剂,通过调节pH值控制凝胶的形成,利用溶胶-凝胶/水热法制备柱状纳米羟基磷灰石(HAP).通过XRD、FTIR、电镜(TEM、SEM)等检测手段,对凝胶燃烧产物和经水热处理后的粉体相组成、形貌进行分析,探讨HAP晶体形成的原因.结果表明,利用溶胶-凝胶经低温燃烧后形成主晶相为纳米级的HAP,形状以柱状为主,经水热处理后,可得高纯度的HAP柱状晶体(100 nm×1800 nm),杂以少量粒状纳米粒子(30 nm×60 nm).     

ZSM—5沸石膜的合成和表征

采用预吸附溶胶及原位水热合成方法，在多孔陶瓷管表面制备了ＺＳＭ－５沸石膜．Ｘ—光衍射测定表明陶瓷基质表面的膜层是纯ＺＳＭ－５沸石晶相；ＳＥＭ结果显示经多次重复合成的沸石膜层晶体相互交连，形成一种连续的多晶层，厚度约３０μｍ．Ｈ２／Ｎ２理想分离因子从原来陶瓷管基质的２．３２提高到３．６１，接近Ｋｎｕｄｓｅｎ扩散水平．这一研究表明采用预吸附溶胶及重复多次合成的方法可以制备出交连程度高的连续晶相沸石膜