b轴定向Silicalite-1沸石膜的合成

采用原位水热合成法.分别采用四丙基氢氧化铵(TPAOH)和四丙基溴化铵(TPABr)为模板剂,在不锈钢片上合成出了6轴定向的siIicalite-1沸石膜.采用x射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对膜的定向性和晶体形貌进行表征.通过XRD和SEM图可以看出,合成出的沸石膜为连续的,且定向性较好.比较采用两种模板剂所合成出的沸石膜可以看出,采用四丙基氢氧化铵(TPAOH)合成出的沸石膜比采用四丙基溴化铵(TPABr)合成出的沸石膜定向性好,成膜速度较快,但晶体尺寸较小.     

液相氧化-低温煅烧脱除Silicalite-1膜模板剂及其性能研究

采用原位生长法在管状大孔α-Al2O3载体外表面上合成致密连续Silicalite-1沸石膜,利用双氧水和稀硝酸混合液液相氧化-低温煅烧方法脱除Silicalite-1沸石膜的模板剂,并用扫描电镜(SEM)、气体渗透测试,渗透蒸发(PV)等表征手段对沸石膜的性能进行评价.结果表明所制备的Silicalite-1膜表面晶粒交互生长,致密,连续,膜的厚度约为10 μm.在293K,0.1 MPa压差条件下,N2的渗透速率为8.16×10-7mol/(m2·s·Pa),N2/i-C4H10理想分离系数为达到425.在428 K下,CO2/N2的理想分离系数为2.89.在333 K下,渗透蒸发分离5%乙醇/水混合液,乙醇/水的分离系数αA/W达到40.3,通量J为0.83 kg/(m2·h).     

溶剂法纤维素膜的制备改性与气体渗透性能

以N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）为溶剂物理溶解纤维素，是纺织行业中新兴的Lyocell纤维制备过程中采用的溶解方法．本实验室创造性地借鉴此工艺。以NMMO为溶剂制备出新型纤维素膜．本文介绍了纤维素作为膜材料的优点以及溶剂法新型纤维素膜的制备、干燥、改性以及气体渗透性能等．     

透醇Silicalite-2沸石膜制备及其疏水改性

Silicalite-2沸石膜以其特殊的直孔道结构和骨架中不含铝而具有强疏水性,成为潜在的优良透醇沸石膜材料.在大孔氧化铝载体上采用二次水热生长法,150℃晶化72 h制备出了Silicalite-2沸石膜,并在60℃下对质量分数5%乙醇/95%水溶液进行了渗透蒸发测试,通量和分离因子分别为7.61 kg/(m~2·h)和6.7.膜材料疏水改性是提高其醇水分离性能的有效途径.通过在制备的沸石膜表面负载一层二氧化硅颗粒以提高表面粗糙度并进一步利用三甲基氯硅烷进行修饰提高膜的疏水性.修饰后的沸石膜疏水性显著提高,水接触角为127.5°,在60℃下对质量分数5%乙醇/95%水溶液的渗透蒸发通量和分离因子达到3.67 kg/(m~2·h)和31.4.     

NaY沸石杂化炭膜的制备及气体分离性能的研究

以聚酰亚胺为前驱体,NaY型沸石为掺杂剂,经成膜和炭化制备了杂化炭膜.采用扫描电镜、X射线衍射、热重分析、红外光谱分析对膜样品的结构与性质进行了表征.考察了掺杂剂量、渗透温度与渗透压力对炭膜的结构及气体分离性能的影响.结果表明,与纯炭膜相比,杂化炭膜在保持高O_2/N_2选择性的前提下,渗透性显著提高;随着膜内沸石含量的提高,杂化炭膜的渗透性明显提高.由沸石质量分数为0.5%前驱体经650℃炭化所制备的杂化炭膜,对O_2的渗透性达79.5 Barrer, O_2/N_2选择性达7.5.     

管状复合炭膜的制备及其气体渗透性能

以中空纤维陶瓷膜为载体,聚芳醚酮为聚合物前驱体,采用浸涂-相转化结合的方法制备复合炭膜,探讨了制膜工艺对复合炭膜结构及性能的影响.结果发现,铸膜液浓度和提拉速率对膜的完整性影响较大,在15%质量分数铸膜液和2 cm/min提拉速率的条件下,可制备出表面膜层完整均一且兼具较高气体渗透通量的复合炭膜;通过控制制备前驱体膜过程中蒸发温度和蒸发时间,复合炭膜分离层缺陷大幅减少,气体分离选择性得到了显著提升.以15%铸膜液和2 cm/min提拉速率,在60℃蒸发温度及10 s蒸发时间的制膜工艺条件下制备出的复合炭膜,其O₂/N₂、CO₂/N₂和CO₂/CH₄选择性分别为5.62、26.27、25.10,O₂、CO₂渗透通量分别可达252、1 177 GPU.     

菱沸石分子筛膜的合成调控与气体分离研究进展

菱沸石(Chabazite, CHA)分子筛膜因其八元环小孔(0.38 nm)三维孔道结构、可调的表面特性、较高的材料稳定性与制备可重复性,在轻质气体分离方面具有优异性能,近年来逐渐成为分子筛膜研究热点之一。本综述介绍了两种CHA分子筛膜(SAPO-34膜、SSZ-13膜)的基本特性,对比了CHA分子筛膜的合成方法(原位合成法、二次生长法、微波加热法)优缺点及其应用现状,并重点针对主流的二次生长法制备SSZ-13膜与SAPO-34膜过程中关键条件对薄膜质量的影响规律进行了详细阐述,包括铺种条件(载体种类、晶种类别、铺种方式),水热合成条件(晶化时间、晶化温度、含水量、硅铝比、模板剂、阳离子种类)与煅烧方式(常规煅烧、分段煅烧、快速热处理),经细化分析总结出上述两种膜的优选合成条件;并进一步汇总了CHA分子筛膜表面化学调控(硅铝比调控、阳离子交换、杂原子替换、氨基功能化、表面修饰)对气体分离增强的策略,总结了CHA分子筛膜在各种气体体系中的分离特点与单组分气体渗透特性。最后,对CHA分子筛膜今后的发展和应用前景进行了展望。     

A型沸石膜的制备及其在气体脱湿中的应用

用水热合成法合成了Ａ型沸石膜，探讨了Ａ型沸石膜的制备方法和工艺条件；用ＸＲＤ，ＳＥＭ等对沸石膜进行了表征；考察了沸石膜对Ｎ２、Ｈ２的分离性能；对沸石膜脱湿性能进行了研究。     

不同支撑体上Silicalite-1型沸石膜的形成与表征

晶种涂层二次合成法在澄清溶液合成体系,研究了在两种孔结构为0.1和4μm的α-Al₂O₃陶瓷管支撑体上,用晶粒大小为100和600nm的晶种进行涂层和silicalite-1沸石膜层的形成. SEM和XRD分析表明,两种支撑体的微结构差异很大,小孔支撑体的表面比大孔支撑体更平整、光滑,大孔支撑体有缺陷和空隙.用100nm的晶种进行涂层和晶化成膜,两种支撑体上均可形成连续的品种层及相应的沸石膜层,但在大孔支撑体上较长时间涂层才可获得连续晶种层;小孔支撑体上形成的晶种层及相应的沸石膜层质量较好.用600nm的晶种在两种支撑体上涂层和成膜的效果均较差,且晶粒较大的晶种更不易在大孔支撑体上形成连续晶种层,相应的成膜效果也差.     

MFI型分子筛膜的制备及气体渗透性能研究

采用原位水热合成和无模板剂二次生长合成的方法在α-Al2O3基膜上合成了MFI型分子筛膜,并用XRD,SEM和气体渗透实验等方法进行表征,结果表明合成在α-Al2O3基膜的物质为MFI型分子筛.对于水热合成的分子筛膜,氢/异丁烷的理想分离系数在298 K和473 K时分别为97和52;对于二次生长合成的分子筛膜,氢/异丁烷的理想分离系数在298 K和473 K时分别为497和370,远大于它们Knudsen扩散5.34的比值.表明气体是通过MFI型分子筛的孔道透过.水热合成分子筛膜的正/异丁烷理想分离系数在298 K和473 K时分别为22和13;二次生长分子筛膜的正/异丁烷理想分离系数在298 K和473 K时分别为77和70,气体分离数据表明,两种分子筛膜对气体分离是由分子筛分占主导,同时分子筛膜没有裂缺.     

聚酰亚胺非对称膜的制备及其气体分离性能

以3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)和2,4,6-三甲基间苯二胺(TrMPD)为单体,采用两步法合成了一种聚酰亚胺(PI),并通过红外光谱对其结构进行了表征。以所制PI的四氯乙烷(TCE)溶液为铸膜液,甲醇为凝固浴溶剂,采用相转化法制得了一系列非对称膜(皮层厚度:3.4~5.7μm),并研究了不同制膜工艺条件对膜的形貌结构和性能的影响规律。结果表明:所制得的非对称膜具有良好的力学性能(拉伸强度28.9~40.9MPa,断裂伸长率38.9%~87.5%)和较高的二氧化碳通量[35℃,2atm,11.4~25.8GPU,1GPU=10-6cm3(STP)/(cm2·s·cmHg)]。气体透过选择性与膜的皮层缺陷控制密切相关,由5%PI溶液先在60℃下干燥35min,再在甲醇凝固浴中浸泡5min所制得的非对称膜的皮层高度致密,其气体透过选择性(PO2/PN2=4.10,PCO2/PN2=22.3,PCO2/PCH4=23.0)与均质膜一致。     

气体分离复合膜的聚丙烯腈支撑底膜的制备与表征

采用相转化法,以聚丙烯腈聚合物为制膜材料,研究了聚合物的浓度、凝胶浴温度、挥发时间及各种添加剂对膜结构和性能的影响.采用扫描电子显微镜、凝胶渗透色谱等手段对底膜进行了表征.结果表明,采用增加聚合物的浓度、降低凝胶浴温度或加长挥发时间,以及在一定范围内增加添加剂H2O、ZnCl2和正丁醇含量等方法,都可以明显改变膜性能,使膜断面由大空腔结构趋向海绵孔结构.制备了具有海绵孔断面结构的,用作气体分离复合膜底膜的PAN超滤膜.     

管状复合炭膜的制备及气体分离性能

以商用PMDA-0DA型聚酰胺酸为涂膜液,采用浸渍涂膜法制备管状复合炭膜,考察支撑体的孔径尺寸、涂膜液浓度以及加入添加剂对所制备复合炭膜的气体分离性能的影响;并利用热重分析及扫描电镜考察所制备炭膜的热分解行为和复合效果.结果表明,与混煤支撑体相比,烟煤支撑体所制备的管状复合炭膜表现出更好的气体分离性能;随着涂膜液浓度的增加,气体的渗透速率呈先下降后上升的趋势,选择性则先增大后减小;添加表面活性剂不仅改善了涂膜液与支撑体表面的复合效果,减少了涂膜次数,同时提高了炭膜的气体渗透能力;在最佳制膜工艺条件下,H2、O2、CO2、N2的渗透速率分别为176.3×10-10、16.97×10-10、15.57×10-10、1.79×10-10mol/(m2·s·Pa),H2/N2、O2/N2、CO2/N2的选择性为100.7,10,9.34.     

Hydrothermal synthesis of hierarchical titanium silicalite-1 using single template

Hierarchical nano-crystalline TS-1 can be directly synthesized using tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) as single template in the presence of a ‘seed’ gel. The hierarchical nano-crystalline TS-1 was characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, powder X-ray diffraction, UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy and nitrogen adsorption-desoprtion. Compared with the conventional TS-1, the hierarchical nano-crystalline TS-1 contained an additional porosity including supermicro/mesopores, which attributed to the interstitial voids existing between the nanocrystals. The secondary porosity in the TS-1 material provided an enhanced external surface area and high mesopore volume in favor of fast diffusion of both reactants and products, which resulted in an enhanced activity in the epoxidation of bulky molecules cyclohexene using aqueous H₂O₂ solution as oxidant.     

支撑β分子筛膜的制备

以四乙基溴化铵(TEABr)为模板剂合成了支撑β分子筛膜，研究了不同载体类型、预处理条件、合成次数等因素对β分子筛成膜状况的影响．实验发现大孔载体有利于分子筛前驱态凝胶在孔内成核，促进了分子筛晶体与载体的结合强度，使表面晶体能更好地交联生长，成膜效果好；对于不同的预处理过程，采用碱处理(浓度为7mol／L)时制得的分子筛膜最佳；膜厚度随合成次数的增多而增厚，经二次水热合成，即可得到完全覆盖的β分子筛膜。     

多孔阳极氧化铝模板的制备及其光学特性研究

采用二次阳极氧化法获得分布均匀、有序的纳米多孔阳极氧化铝模板（PAAT），对其形貌、相结构及光学性能进行了表征和分析。光吸收测试发现多孔阳极氧化铝模板在250nm处有一个吸收峰，可见光区是透明的。光致发光测试表明多孔阳极氧化铝模板在450-550nm之间有一个较宽的蓝色发光带，发光峰在460nm左右。     

ZSM—5沸石膜的合成与表征

叙述了沸石膜的发展与应用,综述了 Ｚ Ｓ Ｍ － ５ 沸石膜的合成、修饰与表征方法．制备膜最常用的方法为水热法在载体上直接就地合成．气相化学沉积法（ Ｃ Ｖ Ｄ） 、溶胶－ 凝胶法（ｓｏｌ － ｇｅｌ） 以及合成后积炭等方法被用来对膜的缺陷进行修饰．膜的表征手段为 Ｘ Ｒ Ｄ、 Ｓ Ｅ Ｍ、气体渗透等     

板状C/C复合膜的制备及其气体分离性能

以商用PMDA-ODA型聚酰胺酸为涂膜液,采取旋转涂膜技术在煤基板状炭膜支撑体上制备成C/C复合膜.研究了旋转涂膜次数、支撑体性质、支撑体表面预浸渍处理及加入表面改性剂对C/C复合膜气体分离性能的影响,采用扫描电镜对炭膜的复合效果和微结构进行表征.结果表明:随着旋转涂膜次数的增加,气体的渗透速率下降、分离系数增加;与无烟煤支撑体相比,以烟煤支撑体制备的C/C复合膜气体渗透速率和分离系数均较大;无烟煤支撑体经预浸渍处理后可以提高C/C复合膜的气体渗透速率;涂膜液中加入表面改性剂可以改善涂膜液和支撑体的复合效果,经一次涂膜即可制备出具有分子筛分性质的C/C复合膜.以烟煤为支撑体制备的C/C复合膜对H2/N2、CO2/N2和O2/N2的分离系数分别为94.3、18.3和10.2;空气中O2/N2分离系数为10.8,氧气的渗透速率为4.99×10-9 mol·m-2· s-1· pa-1,一次富集氧气浓度达到74.4％.