b轴取向MFI型分子筛膜制备工艺
Langmuir-Blodgett法制备b-轴取向MFI型分子筛膜
Langmuir-Blodgett法制备b-轴取向MFI型分子筛膜年佩;鱼婷;苏美慧;王政;张斌兴;李山;宋智;马强【摘要】实验利用Langmuir-Blodgett(LB)技术大面积有序组装分子筛晶粒,进而制备连续致密且高度b-轴取向MFI型分子筛膜.首先,采用LB技术在表面性质不同的不锈钢载体和铂电极载体上实现了b-轴取向MFI分子筛晶粒的高度有序组装;其次,采用合成液预处理法对LB法制备的高度b-轴取向的MFI晶种层进行二次合成.XRD和SEM表征结果显示:采用合成液预处理法可以有效抑制分子筛晶粒在二次生长过程中生成孪晶,进而获得高度b-轴取向MFI分子筛膜;最后,电化学测试结果证实采用LB技术制备的b-轴取向MFI分子筛膜致密,无缺陷.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2016(031)004【总页数】6页(P377-382)【关键词】Langmuir-Blodgett技术;分子筛膜;取向分子筛膜【作者】年佩;鱼婷;苏美慧;王政;张斌兴;李山;宋智;马强【作者单位】宁夏大学化学化工学院,银川750021;能源化工重点实验室,省部共建天然气转化国家重点实验室培育基地,银川750021;宁夏大学能源化工重点实验室,省部共建天然气转化国家重点实验室培育基地,银川750021;宁夏大学新华学院,银川750021;宁夏大学化学化工学院,银川750021;能源化工重点实验室,省部共建天然气转化国家重点实验室培育基地,银川750021;宁夏大学化学化工学院,银川750021;能源化工重点实验室,省部共建天然气转化国家重点实验室培育基地,银川750021;宁夏大学化学化工学院,银川750021;能源化工重点实验室,省部共建天然气转化国家重点实验室培育基地,银川750021;宁夏大学化学化工学院,银川750021;能源化工重点实验室,省部共建天然气转化国家重点实验室培育基地,银川750021;宁夏大学化学化工学院,银川750021;能源化工重点实验室,省部共建天然气转化国家重点实验室培育基地,银川750021;宁夏大学化学化工学院,银川750021;能源化工重点实验室,省部共建天然气转化国家重点实验室培育基地,银川750021【正文语种】中文【中图分类】O611分子筛膜具有均一的孔径、特定的择形催化性能、低介电常数、良好的热稳定性和化学稳定性, 广泛应用于物质分离[1-4]、膜反应器[5-6]和传感器[7-8]等领域。
无模板剂二次生长法制备取向MFI型分子筛膜
无
机
化
学
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ＣＨＩ Ｓ ＯＵＲＮ ＮＯＲＧＡＮ Ｃ Ｃ ＮＥ Ｅ Ｊ ＡＬ ＯＦ Ｉ Ｉ ＨＥＭＩＴＲ Ｓ Ｙ
Ｖｏ ．４ Ｎｏ１ １２ ．Ｏ １７ ６ ９～１ ８３ ６
无模 板剂 二次 生 长法 制备取 向 ＭＦ 型 分子 筛膜 Ｉ
关 键 词 ：分 子筛 膜 ； 次 生 长 ；无模 板 剂 ； 清 液 ； 体取 向 二 澄 晶
中图 分 类号 ： ６ ３ ２ ０ １ ． Ｏ １． ： ６ １ ７ ４
文 献标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ０ １ ８ １ ０ ８１—６ ９０ １０ — ６ （ ０ ） １７ —５ ４ ２ ０
ｍｏ ｈ ｌ ｇ ｈ ｎ ｅ Ｗ ｈ ｎ ｙ＝ ７ ， ｈ ｏ ｔ ｕ ｕ ｎ ｒ ｆ ｒ ｎ ｉｌ －ｒｅ ｔ ｄ ＭＦ ｅ ｌ ｅ ｆ ｍ ｆｃ ． ｍ ｈｃ ｐ ｒ ｏｏ ｃ ａ ｇ ． ｙ ｅ ２ ０ ｔ ｅ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ａ ｄ ｐ ｅｅ ｅ ｔ ｌ ｂ ｏ ｉｎ ｅ Ｉｚ ｏｉ ｌ ｏ ａ ４ Ｉ ｔ ｉｋ ｎ ａｙ ｔ ｉ ｘ
改 变合 成 液 的 碱 度（Ｈ Ｓ）水 量 （：／ｉ 晶 化 温度 等 ， 节 膜 表 面 的形 貌 和 晶 体取 向。 Ｅ 和 Ｘ Ｄ 检 测结 果 表 明 ， 于 １ｉｚ ０ ｉ 、 Ｈ０ Ｓ 和 ） 调 ＳＭ Ｒ 对 Ｓ ： Ｏ
４ ｔ Ｈ ｘ ａ Ｈｙ Ｅ Ｏ ： Ｏ ： Ｏ合 成体 系 ， 与 Ｙ值 的选 取 与 分子 筛 膜 的 形 貌 和 晶体 取 向 紧密 相 关 。 ｘ ０ ６时 ， 加 Ｙ值将 促 进 分 子 筛膜 Ｎ Ｈ 当 ＝． ５ 增 从 随机 取 向到 ６轴 取 向的 转 变 ， 一 晶粒 形 貌 也 发 生 了较 大 变 化 ； ｙ ２ ０时 ， 以得 到 厚 约 为 ４ ｍ、 续 且 择优 ６ 轴 取 向 的 ＭＦ 当 ＝７ 可 连 一 Ｉ 型 分子 筛 膜 。
多孔玻璃表面原位水热合成b轴取向M FI型分子筛膜
多孔玻璃表面原位水热合成b轴取向M FI型分子筛膜彭勇;李显明;张林;王正宝【期刊名称】《化学反应工程与工艺》【年(卷),期】2014(000)002【摘要】采用原位水热合成法，直接用四丙基氢氧化铵（TPAOH）/四乙氧基硅烷（TEOS）/H2O合成液在具有较大孔径（约0.1μm）的多孔玻璃载体表面合成b轴取向MFI型分子筛膜。
考察了载体的放置方式对成膜的影响，结果表明，将多孔玻璃完全浸入合成液中时，载体表面只能得到零星分布的MFI型分子筛晶体；而将多孔玻璃部分浸入合成液中时，在液面以上的载体表面获得了b轴取向MFI型分子筛膜，靠近液面的载体表面形成的 MFI型分子筛膜比较致密。
优化了合成液的配比和合成时间，发现采用合成液配比为0.64TPAOH：1TEO S：165H2O时165℃合成3 h，可以在多孔玻璃表面形成大面积连续的b轴取向MFI型分子筛膜。
当合成时间延长至6h时，MFI型分子筛膜层连续致密，但呈现随机取向。
%b-Oriented MFI-type zeolite membranes are prepared directly on porous glass supports (pore size 0.1 μm) by in situ hydrothermal synthesis method with the synthesis system of TPAOH/TEOS/H2O. The effect of the position of the support in the synthesis solution on the membrane formation is investigated. Only a small amount of discrete MFI-type zeolite crystals are obtained if the porous glass is immersed in the synthesis solution completely. When the support is partly immersed in the synthesis solution, b-oriented MFI-type zeolite membrane can be observed on theun-immersed support surface and the membrane is denser near the liquidlevel. The preparation parameters such as the synthesis solution composition and crystallization time are systematically investigated. Under the optimized synthesis condition (0.64TPAOH:1TEOS:165H2O, 165 ℃ 3 h), b-oriented MFI-type zeolite membrane with high coverage is achieved on the porous glass surface. When the crystallization time is extended to 6 h, the support can be fully covered by zeolite MFI membrane, however, the membrane is randomly oriented.【总页数】7页(P102-108)【作者】彭勇;李显明;张林;王正宝【作者单位】浙江大学化学工程与生物工程学系，教育部膜与水处理技术工程中心，浙江杭州310027;浙江大学化学工程与生物工程学系，教育部膜与水处理技术工程中心，浙江杭州310027;浙江大学化学工程与生物工程学系，教育部膜与水处理技术工程中心，浙江杭州310027;浙江大学化学工程与生物工程学系，教育部膜与水处理技术工程中心，浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TB43【相关文献】1.微波合成b轴取向MFI型分子筛膜 [J], 李显明;王正宝2.动态水热合成b轴取向MFI型分子筛膜 [J], 李显明;王正宝;郑洁;邵世群;王胤超;严玉山3.在壳聚糖改性的硅锆复合中间层上原位水热合成b-轴取向silicalite-1分子筛膜[J], 刘秀凤;郎林;张宝泉;Y.S.LINngmuir-Blodgett法制备b-轴取向MFI型分子筛膜 [J], 年佩;鱼婷;苏美慧;王政;张斌兴;李山;宋智;马强5.b轴取向MFI型沸石分子筛膜的构筑与应用进展 [J], 荣迪;李俊松;李嘉琦;杨浩淼;武仕杰;刁振恒因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
mfi结构分子筛的合成
mfi结构分子筛的合成
MFI结构分子筛是一种具有高度有序微孔结构的分子筛，具有广泛的应用前景。
其合成一般采用无机硅源、有机铝源和模板剂在一定条件下反应得到。
具体步骤包括硅源和铝源的混合、添加模板剂、水解、成核等过程。
在合成过程中，反应条件的控制和模板剂的选择对于获得高质量的MFI结构分子筛至关重要。
合成完成后，还需要通过热处理和离子交换等后处理方法进行完善。
目前，MFI结构分子筛的合成方法已经得到了较为深入的研究和探索，已经能够实现大规模生产。
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第23卷第5期2011年5月化 学 进 展PROGRESS IN CHEMISTRYVol.23No.5 May,2011 收稿:2010年8月,收修改稿:2010年10月 ∗广东省自然科学基金重点项目(No.10251007006000000)和广东省自然科学基金自由申请项目(No.9151007006000003)资助∗∗Corresponding author e⁃mail:xlyin@b ⁃轴取向MFI 型分子筛膜制备工艺∗郎 林1 张 超1,2 阴秀丽1∗∗ 吴创之1(1.中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室 广州510640;2.中国科学院研究生院 北京100049)摘 要 b ⁃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备和水热合成条件调控等方面的最新研究成果。
在深入分析了各种取向分子筛膜制备方法优缺点的基础上,对b ⁃轴取向MFI 型分子筛膜制备工艺的发展趋势进行了展望。
关键词 MFI 型分子筛膜 b ⁃轴取向 原位水热合成 二次生长中图分类号:TB43;O611.4 文献标识码:A 文章编号:1005⁃281X(2011)05⁃1022⁃11Preparation Process Exploration of b ⁃Oriented MFI Zeolite FilmsLang Lin 1 Zhang Chao 1,2 Yin Xiuli 1∗∗ Wu Chuangzhi 1(1.Renewable Energy and Gas Hydrate Key Laboratory of CAS,Guangzhou Institute of Energy Conversion,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China)Abstract Due to its unique nanometer⁃sized straight channel structure,the b ⁃oriented MFI zeolite films havegreat potential in separation membranes,membrane reactors,and chemical sensors.Thus,there has been growinginterest in the preparation of zeolite films with preferred b ⁃orientation.Recent advances in the preparation process ofb ⁃oriented MFI zeolite films are reviewed in this paper.The methods of in situ hydrothermal synthesis and secondary growth are further described in detail.In particular,it is summarized and evaluated for the very recent research results in the modification of the substrate surface,the preparation of b ⁃oriented MFI zeolite arrays,and theregulation of hydrothermal synthesis conditions.Based on the extensive discussion of the merits and demerits ofvarious preparation methods,the trends in the manufacture of b ⁃oriented zeolite films are prospected.Key words MFI zeolite films;b ⁃orientation;in⁃situ hydrothermal synthesis;secondary growthContents1 Introduction2 The preparation of oriented zeolite films 2.1 In⁃situ hydrothermal synthesis 2.2 Secondary growth3 The preparation of b ⁃oriented zeolite films by in⁃situ hydrothermal synthesis3.1 Controlling the b ⁃orientation by the physico⁃chemical properties of the substrate surface3.2 Controllingtheb ⁃orientationbythemicrostructures of the substrate surface第5期郎 林等 b⁃轴取向MFI型分子筛膜制备工艺·1023 ·3.3 Controlling the b⁃orientation by the conditions ofthe in⁃situ hydrothermal synthesis4 The preparation of b⁃oriented zeolite films by secondary growth4.1 The preparation of b⁃oriented zeolite arrays by in⁃situ hydrothermal synthesis4.2 The preparation of b⁃oriented zeolite arrays bymicro⁃crystal self⁃assembly4.3 The methods for controlling in⁃plane secondarygrowth5 Summary and outlook1 引言分子筛膜是由无数分子筛小晶体在载体上相互交联生长而形成的一种优异的无机膜材料[1,2]。
分子筛膜作为一种微孔多晶无机膜,具有规整的孔道结构、良好的化学稳定性、机械强度、热稳定性和催化性能[1—4],在膜分离技术和膜催化反应等领域具有潜在的应用价值,已成为学术界的一大研究热点[5—18]。
分子筛种类繁多[3],目前作为膜材料研究的主要有MFI型、LTA型、FAU型、CHA型、MOR型和AFI型分子筛膜[18]。
其中,MFI型分子筛膜是迄今为止研究最多的一种[17—38],主要原因在于:MFI型(ZSM⁃5,silicalite⁃1)分子筛具有独特的纳米孔道结构(见图1),其骨架由沿b⁃轴的直孔道和沿a⁃轴的正弦孔道相互交叉构成有效孔径约为0.适于吸附、催化许多重要的工业原料;而且高硅MFI型分子筛具有很好的热稳定性、耐酸性、水热稳定性以及优良的催化性能,合成工艺也较为成熟。
因而,MFI型分子筛膜被认为是最具有开发潜力的分子筛膜之一,广泛应用于气体膜分离[6,24—26]、液体膜分离[11,12,27]、膜催化反应器[13,14,28,29]、低介电常数材料[30,31]、亲水性防腐涂层[32]、光电材料[33,34]以及化学传感器[35—38]等诸多领域。
MFI型分子筛晶体具有三维立体结构,其不同取向分子筛膜内纳米级孔道结构的差异较大,会严重影响分子筛膜的传质特性和电子特性[17,24,36—38]。
如图1所示,分子在通过b⁃轴取向的MFI型分子筛膜(分子筛晶体以b⁃轴方向垂直于载体表面)时,所走的路程最短,其传质阻力最小,显然,b⁃轴取向的MFI型分子筛膜更薄,孔道更畅通,更有利于分子扩散[24,36]。
实验结果表明[17,24],b⁃轴取向MFI型分子筛膜的分离性能明显好于其他取向的分子筛膜。
近图1 b⁃轴取向MFI型分子筛膜的孔道结构及分子筛分作用示意图[36]Fig.1 Schematic illustration of the pore structure and the molecular sieving of b⁃oriented MFI films[36]年来,b⁃轴取向MFI型分子筛膜的制备受到越来越多研究者的关注,已成为分子筛膜领域的研究焦点之一。
虽然b⁃轴取向MFI型分子筛膜的制备工艺已经取得了明显进展[15—18],但现有制备工艺流程仍比较复杂,且大多数方法只能在较为平整的无孔或介孔载体上实现分子筛膜的取向调控,尚无大规模生产应用的报道。
因此,如何降低取向分子筛膜的制备难度和成本是本领域的研究重点。
迄今为止,尽管国内外已有一些有关分子筛膜制备与应用方面的综述性文献[5—18],的制备工艺;有关b⁃轴取向MFI型分子筛膜制备工艺的综述性论文尚未见报道。
,本文根据近几年的研究成果,b⁃轴取向MFI型分子筛膜制备工艺的研究进展,详细讨论和比较了各种取向分子筛膜制备方法的原理和优缺点,并展望了b⁃轴取向MFI型分子筛膜制备工艺的发展趋势。
2 取向分子筛膜的制备工艺2.1 原位水热合成法原位水热合成法是最常用的分子筛膜合成方法。
这种方法直接将载体放入分子筛合成液中,在水热合成过程中,使合成液在载体表面附近形成局部过饱和,在载体表面生成晶核,并促使分子筛晶体在载体表面上不断长大、相互融合、交联而形成分子筛膜。
这种方法操作较为简单,不需要特殊的装置,因而得到广泛的应用。
2.2 二次生长法二次生长法一般分二步进行:第一步,控制晶种·1024 ·化 学 进 展第23卷的形貌,必须是纳米级或微米级的分子筛微晶,然后将这些微晶移植到载体表面,形成具有特定取向的分子筛阵列,即晶种层;第二步,将种好晶种的载体进行水热晶化处理,使分子筛晶体定向生长成为连续的取向分子筛膜。
二次生长法主要有以下优点:(1)将成核和生长两个过程分开,可以更好地控制晶体生长和分子筛膜的微结构(形貌、取向和晶体大小);(2)由于取向晶种层的存在,在二次生长时,受合成液的影响较小,具有更宽的操作空间。