基于纯硅沸石修饰层的钯复合膜制备方法研究

以大孔α-Al_2O_3陶瓷管(平均孔径为3μm)为载体,采用水热合成法在其表面形成一层纯硅沸石(Silicalite-1)修饰层,利用化学镀法在经过纯硅沸石修饰后的载体表面成功制备出致密钯复合膜,钯膜厚度约为5 μm.利用SEM对复合膜的结构和形貌进行了分析,并在350～500℃范围内对基于纯硅沸石修饰层的钯复合膜进行气体渗透测试表明,该沸石层修饰法制备的钯复合膜具有良好的氢渗透性.在500℃时,氧气渗透通量可达为0.12mol/(m~2·s),理想气体分离因子α(H_2/N_2)达到420.并对该钯膜与在载体表面直接制备的钯复合膜性能的差异进行了讨论.     

CO_2、CH_4和N_2在不同硅铝比β沸石上的吸附分离性能

采用体积法在273 K和303 K温度下对CO_2,CH_4和N_2在不同硅/铝比的β沸石上的吸附分离性能进行了研究.实验结果表明,Langmuir-Freundlich模型能够较好地拟合吸附实验数据;同一样品上,CO_2的吸附量要大于CH_4和N_2的吸附量;随着硅铝比的减小CO_2的吸附量增加,而硅/铝比对CH_4和N_2的吸附量的影响较小.通过结合Virial方程计算CO_2、CH_4和N_2在不同硅/铝比β沸石上的亨利定律常数和吸附选择性,发现所研究样品对CO_2/CH_4和CO_2/N_2均具有很高的吸附选择性,随着样品硅/铝比的减小,CO_2/CH_4和CO_2/N_2的吸附选择性显著增加,说明较低硅/铝比β沸石有利于分离CO_2.用Clausius-Ciapeyron方程求得CO_2,CH_4和N_2在不同硅/铝比的β沸石上的吸附热与吸附量无关,表明β沸石是一种表面势场均匀的吸附剂.     

多级孔ZSM-5沸石的制备及其催化性能

采用干胶转化法,在晶种辅助下,制备出多级孔ZSM-5沸石,考察了晶种加入量、水加入量和晶化时间等因素对多级孔沸石结构和形貌的影响.结果表明:加入晶种,大大加快了沸石合成的晶化速率,无定形硅铝凝胶直接在晶种表面形成的水膜中溶解并就近快速生长为ZSM-5纳米沸石,纳米沸石相互聚集,并在纳米沸石间形成了介孔孔道.通过调节晶种...     

Adsorption separation of CO2, CH4 and N2 on β-zeolite with different SiO2/Al2O3 ratios

采用体积法在273 K和303 K温度下对CO2、CH4和N2在不同硅/铝比的β沸石上的吸附分离性能进行了研究。实验结果表明,Langmuir-Freundlich模型能够较好地拟合吸附实验数据;同一样品上,CO2的吸附量要大于CH4和N2的吸附量;随着硅铝比的减小CO2的吸附量增加,而硅/铝比对CH4和N2的吸附量的影响较小。通过结合Virial方程计算CO2、CH4和N2在不同硅/铝比β沸石上的亨利定律常数和吸附选择性,发现所研究样品对CO2/CH4和CO2/N2均具有很高的吸附选择性,随着样品硅/铝比的减小,CO2/CH4和CO2/N2的吸附选择性显著增加,说明较低硅/铝比β沸石有利于分离CO2。用Clausius-Clapeyron方程求得CO2、CH4和N2在不同硅/铝比的β沸石上的吸附热与吸附量无关,表明β沸石是一种表面势场均匀的吸附剂。     

纳米β沸石的改性

采用水热处理和酸处理等方法对纳米β沸石进行改性,考察纳米β沸石的性质变化。结果表明,Na2O含量越低,水热处理后结晶度越高,热稳定性就越好;酸处理在低浓度时以酸洗掉非骨架铝为主,而高浓度酸时不仅脱除非骨架铝,而且还脱除骨架铝;纳米β沸石较难提高硅铝比,达到相同硅铝比时比小晶粒β沸石所需条件要苛刻,其耐酸性能好于小晶粒β沸石。     

活塞用硅-铝合金瓷质阳极氧化的研究

使用瓷质阳极氧化工艺在活塞用ZL101A硅-铝合金基材表面制备了阳极氧化膜,并对阳极氧化膜的厚度、表面粗糙度、硬度、成分、表面形貌及耐磨性进行了研究。结果表明:硅-铝合金阳极氧化膜的厚度和表面粗糙度分别为9.7μm和1.74μm。阳极氧化膜主要由铝、氧和钬元素构成,硬度约为3 000 MPa。硅-铝合金阳极氧化膜呈灰白色,主要归因于阳极氧化膜表面的孔洞和树枝状结构。经过瓷质阳极氧化处理后,阳极氧化膜的摩擦因数仅为0.45,有利于提高耐磨性。     

支撑ZSM-5沸石膜在不同载体上的一次水热合成

采用原位水热合成法在多孔α-Al2O3陶瓷管和工业Rasching环2种载体上一次合成制得结晶良好的Na-ZSM-5沸石分子筛膜,为制备新型催化精馏内构件奠定了基础。以四丙基溴化胺(tetrapropyl ammonium bromide,TPABr)为模板剂,硅溶胶为硅源,铝酸钠为铝源,氢氧化钠为碱源,按照20TPABr-5NaOH-Na2AlO2-30SiO2-900H2O的质量配比制成合成胶体溶液,晶化温度为180℃,晶化时间为120h。X射线衍射的结果表明：2种载体上所合成的分子筛膜均为典型的ZSM-5沸石膜。扫描电子显微镜的照片显示：载体表面完全被分子筛膜覆盖且表面晶体生长良好,晶粒尺寸在20～30μm之间,晶层厚度为20μm左右,载体表面的晶体普遍交连生长．晶体与载体结合牢固。详细比较和分析了2种载体上生长的沸石分子筛膜的晶形及晶貌。     

低硅铝比EU-1沸石的合成与表征

对合成低硅铝比n(Si O2)/n(Al2O3)EU-1沸石过程中的硅源、晶化时间以及硅铝比进行了研究,研究结果表明:硅源选择硅溶胶最合适,硅铝比可以低到20,硅铝比为20的EU-1沸石的晶化时间为65 h即可,延长晶化时间对产品没有太大影响。以标准的EU-1沸石作为参考,对合成的硅铝比为20的EU-1沸石做了X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和低温N2吸附-脱附等表征,结果表明:该法合成的硅铝比为20的EU-1沸石具有较好的结晶度,晶体形貌规整,具有适中的比表面积,孔结构发达,微孔和介孔分布比较均一。     

在粗孔a-Al_2O_3载体上合成NaA沸石膜

采用稀释的水玻璃作为分散介质配成0.5%(w)的NaA沸石悬浮液,对粗孔a-Al2O3(孔径3~5 mm)载体管修饰并预涂晶种,进一步采取原位水热晶化法在a-Al2O3载体管外表面制备NaA沸石膜. 重复合成5次后,在载体表面形成一层致密、连续的沸石晶体层. 由XRD确定该晶体为A型沸石,由SEM可观察到膜厚约15~20 mm,膜表面上的沸石晶体大小约为3~5 mm,晶体之间紧密孪生在一起,看不出晶间空隙. 制备的NaA沸石膜的H2渗透率为3.0510-6 mol/(m2sPa), 对H2/N2和H2/C3H8的理想分离因数分别为6.9和15.6,超过对应的努森扩散值3.74和4.69,说明所制备的NaA沸石膜具有分子筛分性能.     

在粗孔αAl2O3载体上合成NaA沸石膜

采用稀释的水玻璃作为分散介质配成0.5(ω)的NaA沸石悬浮液,对粗孔α-Al2O3(孔径3～5μm)载体管修饰并预涂晶种,进一步采取原位水热晶化法在((Al2O3载体管外表面制备NaA沸石膜. 重复合成5次后,在载体表面形成一层致密、连续的沸石晶体层. 由XRD确定该晶体为A型沸石,由SEM可观察到膜厚约15-20μm,膜表面上的沸石晶体大小约为3-5μm,晶体之间紧密孪生在一起,看不出晶间空隙. 制备的NaA沸石膜的H2渗透率为3.05×10-6 mol/(m2(s(Pa), 对H2/N2和H2/C3H8的理想分离因数分别为6.9和15.6,超过对应的努森扩散值3.74和4.69,说明所制备的NaA沸石膜具有分子筛分性能.     

粉煤灰碱熔融-水热法合成A型沸石及吸附性能研究

为利用粉煤灰中的铝、硅资源制备高性能吸附材料,本研究以贵州某地粉煤灰为原料,采用“碱熔融-水热合成法”合成A型沸石,并考察了合成沸石对溶液中Cu2的吸附性能.研究运用单因素法考察不同碱灰比、焙烧时间、晶化温度及晶化时间对沸石合成效果的影响,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对合成沸石表面形貌和晶体特征进行表征.在此基础上,考察了粉煤灰合成沸石对模拟料液中Cu2的吸附效果.结果 表明:当粉煤灰原灰中铝硅比约为1∶1,在碱灰比为1.3∶1、焙烧温度650℃、焙烧时间60 min、晶化温度100℃、晶化时间8h条件下,合成了晶型较为理想的A型沸石产品,合成沸石对Cu2吸附效果较好,对溶液中Cu2+的去除率大于95％.     

微波辐射法制备纳米级β-沸石

通过微波辐射方法,以粗孔硅胶为硅源,偏铝酸钠为铝源,四乙基氢氧化铵为模板剂,合成了纳米级β- 沸石。研究凝胶组成和辐射条件对合成β-沸石的影响。表征了不同硅铝比Hβ-沸石的酸性和结构特征。结果表明: 初始n(Al2O3):n(SiO2)对β-沸石晶化的影响较水的影响大,微波法合成β-沸石相对结晶度高于90％,而模板剂用量比传统水热法低10％以上。最佳合成条件是pH为10,辐射温度140℃,辐射时间60min。     

铵离子交换后脱胺对β沸石脱铝及酸性和结构的影响

采用 Py- TPD、XRD、IR等主要实验方法 ,研究了 Naβ沸石原粉经 NH+ 4 交换后脱胺对β沸石表面酸性和结构的影响以及焙烧温度对 NH+ 4 - β沸石骨架脱铝的影响。结果表明 ,高温脱胺 ,β沸石有明显的骨架脱铝过程发生 ,而迁移到 β沸石表面酸性位上 ,使表面较体相富铝 ,脱铝导致其表面酸性的减弱 ;β沸石随焙烧脱胺温度的升高 ,其表面酸量逐渐减少 ,酸强度也逐渐降低 ,L酸主要来源于骨架三配位铝 ,它比非骨架铝酸强度高 ;随脱胺温度的提高 ,β沸石晶相结构和骨架结构破坏程度均加深 ,NH+ 4 在脱胺过程中对 β沸石的结晶度影响不大 ,而交换后的 NH+ 4 较 Na+ 更不利于抑制骨架脱铝     

在粗孔a–Al2O3载体上合成NaA沸石膜

采用稀释的水玻璃作为分散介质配成0.5%(w)的NaA沸石悬浮液，对粗孔a-Al2O3(孔径3~5 mm)载体管修饰并预涂晶种，进一步采取原位水热晶化法在a-Al2O3载体管外表面制备NaA沸石膜. 重复合成5次后，在载体表面形成一层致密、连续的沸石晶体层. 由XRD确定该晶体为A型沸石，由SEM可观察到膜厚约15~20 mm，膜表面上的沸石晶体大小约为3~5 mm，晶体之间紧密孪生在一起，看不出晶间空隙. 制备的NaA沸石膜的H2渗透率为3.05′10-6 mol/(m2×s×Pa)， 对H2/N2和H2/C3H8的理想分离因数分别为6.9和15.6，超过对应的努森扩散值3.74和4.69，说明所制备的NaA沸石膜具有分子筛分性能.     

建筑用16Mn钢超疏水膜层的制备及耐蚀性研究

为提高建筑用16Mn钢的耐蚀性,采用磷化处理、铈盐钝化再经过硬脂酸修饰在16Mn钢表面制备出超疏水膜层。表征了膜层微观形貌和成分,并测试了表面粗糙度、水滴接触角和耐蚀性。结果表明:铈盐钝化、硬脂酸修饰后磷化膜的微观形貌、成分和表面粗糙度存在差异,导致表面润湿性和耐蚀性不同。只是通过增加表面粗糙度的方式无法制备出超疏水膜层,膜层呈亲水性或超疏水性与其耐蚀性之间存在关联性。钝化-修饰磷化膜表面水滴接触角达到150.7°,表现出超疏水性还具有良好的耐蚀性,能有效抑制16Mn钢腐蚀从而提高其耐蚀性。原因是钝化-修饰磷化膜表面形成微纳米粗糙结构,有利于俘获空气形成气垫,对腐蚀介质具有较好的阻隔作用,有效抑制腐蚀并降低腐蚀程度。     

建筑用16Mn钢超疏水膜层的制备及耐蚀性研究

为提高建筑用16Mn钢的耐蚀性,采用磷化处理、铈盐钝化再经过硬脂酸修饰在16Mn钢表面制备出超疏水膜层。表征了膜层微观形貌和成分,并测试了表面粗糙度、水滴接触角和耐蚀性。结果表明:铈盐钝化、硬脂酸修饰后磷化膜的微观形貌、成分和表面粗糙度存在差异,导致表面润湿性和耐蚀性不同。只是通过增加表面粗糙度的方式无法制备出超疏水膜层,膜层呈亲水性或超疏水性与其耐蚀性之间存在关联性。钝化-修饰磷化膜表面水滴接触角达到150.7°,表现出超疏水性还具有良好的耐蚀性,能有效抑制16Mn钢腐蚀从而提高其耐蚀性。原因是钝化-修饰磷化膜表面形成微纳米粗糙结构,有利于俘获空气形成气垫,对腐蚀介质具有较好的阻隔作用,有效抑制腐蚀并降低腐蚀程度。     

点击化学在硅及玻璃表面改性中的应用

综述了点击化学方法对几种硅材料表面的化学改性,包括硅片、硅纳米粒子、硅烷玻璃、微通道和玻璃等的表面修饰作用。通过叠氮-炔环加成作用将功能分子固定到基材表面,赋予表面生物活性、防污性以及良好的吸附性能等,有望将硅基材的应用范围扩展至生物传感器、防污表面和吸附材料等领域。     

载体的预处理对β沸石膜形成的影响

载体表面的预处理对沸石膜的合成有很大的影响,本文采用不同浓度的氢氟酸和氢氧化钠对不同类型的硅铝陶瓷载体进行化学预处理。结果发现载体经110℃和7mol L的氢氧化钠溶液处理1h;室温下经40%(质量分数)的氢氟酸处理5min,再经四乙基溴化胺(TEABr)处理之后,所得的表面改性为沸石膜的合成提供了最佳的预处理条件。     

润湿晶化法中不同硅源对β沸石性质的影响

润湿晶化法是一种合成β沸石的新方法,此法有效地降低了模板剂用量,使β沸石实现了工业化生产。采用不同孔结构和表面性质的硅源可以控制β沸石的粒度和孔结构。小比表面积、大孔径的硅胶对制备小粒度的β沸石有重要的影响。     

铸造铝合金微弧氧化膜的生长动力学及耐蚀性能

研究了ZL101铸造铝-硅合金微弧氧化陶瓷膜的生长动力学,探讨了膜生长厚度与电流密度(i)和生长速率(v)的关系.分析了膜的形貌和相组成,并用电化学法测量不同膜样品厚度的极化曲线.结果表明:膜生长分为3个阶段,氧化初期,i较高,但膜层生长较慢.在膜快速生长阶段,膜生长速率达到极大值.膜生长进入平稳期后,i基本保持恒定,样品的外部尺寸不再增加,膜逐渐转向基体内部生长.合金化元素硅的影响主要表现为氧化初期对膜生长的阻碍作用.铸造铝合金经过微弧氧化处理后,腐蚀电流大幅下降,极化电阻增加了几个数量级.较薄的微弧氧化膜同样大幅度提高了铝-硅合金的耐蚀性.