微波辅助二次生长法合成SAPO-34分子筛膜与关键影响因素

采用微波辅助二次生长法在α-Al₂O₃载体上合成了SAPO-34分子筛膜,并将其应用于CO₂/CH₄分离。通过扫描电镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱等表征方法,系统考察了加热方式、晶种粒径、老化时间和晶化时间对SAPO-34分子筛膜表面形貌和结构的影响。实验结果表明,以0.4 μm分子筛作为晶种,在老化24 h,然后微波加热晶化4 h后可制备出厚度约为1.5 μm的致密、无缺陷SAPO-34分子筛膜,其平均CO₂/CH₄分离因子和CO₂渗透率分别达到81和6.6×10^-7 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1,制备方法可靠,重复性高。     

生物模板法制备SAPO-34分子筛及其对CO2/CH4吸附分离性能的研究

采用生物质模板（茶花粉）掺杂制备SAPO-34分子筛,研究了SAPO-34分子筛对CO₂和CH₄的静态吸附性能,同时考察了水热晶化时间、硅铝摩尔比（SiO₂/Al₂O₃摩尔比）和有机模板剂对茶花粉掺杂合成SAPO-34分子筛的影响。结果表明,茶花粉的加入可以制备性能良好的SAPO-34分子筛并降低其尺寸在1～2μm之间;晶化时间（24～36 h）的延长有利于分子筛结晶;当硅铝比为0.6、有机模板剂摩尔比为2时,SAPO-34分子筛的晶化效果最佳。茶花粉清液合成的SAPO-34分子筛在静态吸附实验压力为100 kPa时,CO₂和CH₄的总吸附量分别为2.92 mmol/g和0.58 mmol/g, CO₂/CH₄的理想分离系数为5.05。     

纳米晶种涂层法合成Silicalite-1沸石膜

用纳米晶种涂层二次生长成膜法在大孔a-Al2O3(孔径4~6 mm)陶瓷管上合成Silicalite-1沸石膜. 用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征分析了沸石膜的形态,并通过单组分气体渗透实验对合成膜管的渗透性能进行了测试. 结果表明,合成的Silicalite-1沸石膜连续、互生,看不出晶间孔;沸石膜层厚8~10 mm;常温常压下H2/N2的理想分离系数为3.9,超过其努森扩散值3.74,H2/C3H8的理想分离系数为19.1,远大于其Knudsen扩散比值4.69,且H2的渗透率达到1.43′10-6 mol/(m2×s×Pa). 气体分离数据表明,该膜没有明显的缺陷存在.     

合成次数及硅铝比调控SAPO-34分子筛膜的乙醇脱水性能

SAPO-34分子筛膜因其独特的孔道结构和优异的稳定性被广大学者所青睐,目前的研究大多集中在催化、吸附和气体分离等方面,而关于其在液体分离中的研究鲜少报道。本文在Al₂O₃中空纤维支撑体表面分别一次和二次合成制备了SAPO-34分子筛膜,考察了四种不同硅铝比对SAPO-34分子筛膜结构形貌和性能的影响,并用于乙醇溶液的渗透汽化脱水,考察了操作温度、原料液中乙醇浓度以及分子筛合成次数对分离效果的影响。研究结果表明,硅铝比为0.5的二次合成的SAPO-34分子筛膜具有连续而致密的分离层和良好的渗透汽化分离性能,60℃下对乙醇（90%）-水（10%）的分离因子可以达到1170,渗透通量为0.9 kg/(m²·h)。     

二次水热合成制备有支撑纯ZSM-5沸石膜

用二次水热合成法得到了有支撑纯ＺＳＭ－５沸石膜。扫描电镜观察结果表明：ＺＳＭ－５结晶情况良好，尺寸比较均匀，晶粒紧密堆积成膜。沸石膜与支撑体结合紧密，膜的平均厚度为１０μｍ。     

二次生长法制备ZIF-8膜及其对CO2/N2的分离性能

采用二次生长法在α-Al₂O₃载体上制备超薄型ZIF-8膜,研究了多种轻分子气体以及混合气体CO₂/N₂的渗透分离性能。通过SEM和XRD表征了ZIF-8晶种层的晶种涂布状态,以及ZIF-8晶体膜的生长覆盖度和晶膜厚度。研究结果表明：采用低浓度的晶种悬浮液通过浸润式连续多次涂布法,有利于获得晶种层厚度均匀且覆盖度高的超薄均匀ZIF-8晶种层,经过二次生长后所得ZIF-8膜的覆盖度高、厚度均匀且较薄,仅约为8.8 μm;在所测试范围内的CO₂/N₂混合气体中,此ZIF-8膜对CO₂具有优先选择透过性,其对CO₂/N₂的渗透分离因子随温度的升高而降低,随渗透压力的增加而增加,在298 K、406 kPa和CO₂组分含量为50%时,该分离因子能达到6,显著超过Knudsen扩散的分离系数。     

CO2/CH4高分子气体分离膜材料研究进展

气体膜分离法正在成为分离CO2/CH4体系的一项重要技术。概括介绍了该领域国内外的主要高分子膜材料的研究进展,重点介绍了聚酰亚胺膜和促进传递膜材料,并提出了膜材料的改进方向,以期为制得更好的膜提供帮助。     

采用二次原位法合成{111}优先取向的NaY沸石膜

采用二次原位水热合成方法在多孔α-Al2O3支撑体上生长出致密连续的{1 1 1}晶面优先取向的NaY型沸石膜.合成液的配比为10SiO2:Al2O3:14Na2O:800H2O,考察了陈化时间、陈化方式和晶化次数等因素对膜微结构的影响.通过XRD和SEM等手段对所制备的膜材料进行了表征,结果表明,一次原位水热晶化得到的膜层不连续,搅拌陈化可得到{111}晶面优先取向的NaY型沸石膜,膜层中晶粒均匀.在相同的合成条件下,搅拌陈化,二次原位水热合成可得到{111}晶面优先取向的致密连续的NaY型沸石膜,膜厚约15 μm.     

无模板剂二次生长法合成MFI分子筛膜的生长机理

Based on two template-free secondary growth methods, the formation mechanism of single-layer and multi-layer zeolite membranes was investigated. The composition of the synthesis solution did not affect the membrane structure, whereas the position-setting of the seeded support in the synthesis solution and the ageing process of the synthesis solution were two critical factors in the formation of the membrane. The synthesis solution with lower viscosity could easily penetrate into the gap between seeds boundaries, resulting in the formation of multi-layer membranes.     

浸涂晶种法合成ZSM-5分子筛膜及气体渗透性能研究

采用操作简单,方便易行的浸涂法,在多孔α-A12O3载体表面种上晶种,再水热合成出渗透率较大的ZSM-5沸石分子筛膜.用XRD,SEM和H2,N2,CO2和CH4等气体渗透对ZSM-5沸石分子筛膜进行了表征.XRD分析表明,陶瓷基质表面的膜层是ZSM-5沸石晶相,SEM结果显示合成的沸石膜层是一层连续的多晶层,厚度约10μm.在室温,0.1MPa下对H2,N2,CO2和CH4的渗透率分别为4.76×10-6,1.36×10-6,2.07×10-6和1.80×10-6mol·m2·s-1·Pa-1,H2/N2,H2/CO2,H2/CH4的理想分离因子分别为3.50,2.30,2.64.     

双模版剂法制备SAPO-5和SAPO-34分子筛

以二乙胺和四乙基氢氧化铵为混合模版剂,采用水热法合成了SAPO6和SAPO-34分子筛,并用XRD,SEM,XRF,NH3-TPD等手段对其表征,以氧化苯乙烯重排反应为探针反应评价其活性.分别讨论了加料顺序和晶化升温模式对合成SAPO-5和SAPO-34的影响.结果表明,改变加料顺序和晶化升温模式时,在原料和合成物料配比不变的条件下可以分别合成出纯相的SAPO6和SAPO-34分子筛.在氧化苯乙烯重排反应中,由于SAPO-34含有强酸位,会产生大量聚合物,使得苯乙醛的选择性较低,而只含有弱酸位的SAPO-5表现出较好的活性和选择性.     

水热合成法合成SAPO-34分子筛

采用吗啉和四乙基氢氧化铵为模板剂,研究了不同因素对水热合成法合成SAPO-34分子筛的影响。结果表明,陈化时间、晶化时间和搅拌对合成分子筛都有重要影响,最佳陈化和晶化时间均为24 h,适宜的搅拌速度为100r/min。以吗啉和吗啉-四乙基氢氧化铵为模板剂,采用先陈化后晶化并搅拌的方式均可得到SAPO-34分子筛,四乙基氢氧化铵的加入有利于合成小晶粒的分子筛。甲醇制烯烃(MTO)结果表明,甲醇转化率达98%以上,乙烯和丙烯总选择性达85%以上。     

利用合成SAPO-34分子筛的晶化残液合成SAPO-34分子筛

在制备SAPO-34过程中会产生大量的晶化残液,晶化残液中除了含有大量水之外,还含有残留的模板剂(有机胺)、硅源、铝源、磷源等组分,通过向合成SAPO-34分子筛产生的晶化残液中加入适量的铝源、磷源、硅源、模板剂等物料制备成凝胶混合物,经过老化、水热晶化、洗涤、干燥和焙烧等工序,即得到纯净的SAPO-34分子筛,既保护了环境又实现了晶化残液的再利用。     

SAPO-34制备方法研究进展

综述了近年来SAPO-34分子筛制备方法的研究进展,介绍了超声处理、微波加热等技术在SAPO-34分子筛制备过程中的应用及原位合成、固相合成、气相合成和离子液体合成等新型制备方法。指出在不影响SAPO-34分子筛催化性能的前提下,降低合成低成本、减少环境污染、节水降耗是SAPO-34分子筛今后的开发方向。     

模板剂对SAPO-34分子筛性能的影响

采用XRD、SEM、NH3-TPD等方法研究了以三乙胺(TEA)、四乙基氢氧化铵(TEAOH)及二者的混合物为模板剂合成的产物的结构及物化性能,并以甲醇为探针分子,在固定床反应器上对合成产物在甲醇制取烯烃(MTO)反应中的催化性能进行了评价。结果表明,模板剂的种类及配比对所得产物的晶相结构、晶粒大小、酸强度、酸量以及催化性能有重要影响。双模板体系中,当n(TEAOH)/n(TEA)=0.037～0.186时,得到纯相SAPO-34分子筛;且当n(TEAOH)/n(TEA)=0.093时,得到的SAPO-34分子筛晶粒较小(1.0μm左右)且均匀,酸度适中,低碳烯烃(C2=～C4=)的选择性94.98%,催化寿命415min,较单独以TEA〔n(TEA)/n(Al2O3)=2.15〕或TEAOH〔n(TEAOH)/n(Al2O3)=2.0〕为模板剂合成的催化剂的低碳选择性(88.22%和89.29%)和寿命(170min和165min)均有明显提高,且积炭速率(0.016%/min)明显降低。     

SAPO-34分子筛的合成

以吗啉和四乙基氢氧化铵为模板剂,合成SAPO-34分子筛,研究不同温度和物料比对SAPO-34分子筛合成的影响。结果表明,在180℃和n(吗啉)∶n(SiO_2)∶n(Al_2O_3)∶n(P_2O_5)∶n(H_2O)=2∶1∶1∶1∶30条件下,SAPO-34分子筛的相对结晶度达100%。     

纳米SAPO-34分子筛的制备与表征

本文采用水热合成法制备纳米SAPO-34分子筛,并考查了晶化时间、陈化时间、水含量对纳米SAPO-34分子筛合成的影响,进一步采用XRD、SEM对合成的分子筛进行表征.实验结果表明,在一定范围内,当物料摩尔配比为1(Al2O3)∶2(P2O5)∶0.6(SiO2)∶4(TEAOH)∶107(H2O),室温陈化72 h,200℃晶化时间为24 h时,合成的纳米SAPO-34分子筛相对结晶度较高,平均粒径约为255 nm.     

多级孔SAPO-34分子筛的合成及催化性能

利用磷酸硅铝分子筛的晶化母液合成SAPO-34分子筛,采用XRD、SEM和N_2吸附-脱附进行表征。结果表明,合成的样品为具有多级孔结构的SAPO-34分子筛,该分子筛催化剂在甲醇制烯烃反应中表现出高低碳烯烃选择性及较长的寿命。     

Effects of Synthesis Temperature and Support Material on CO2 and CH4 Permeation through SAPO-34 Membranes

In this research, continuous SAPO-34 membranes were synthesized via secondary growth method onto both α-Al₂O₃ and mullite supports at three levels of synthesis temperature: 185, 195, and 220°C for 24 h. The synthesized membranes were characterized using XRD and SEM analysis and single gas permeation experiments. It was found out that support material and synthesis temperature both have significant effects on the membrane performance. At higher synthesis temperature, SAPO-34 crystals grown over the mullite support become more uniform and smaller in size but those grown on the α-Al₂O₃ support become larger. Effect of synthesis temperature on single gas permeation properties of the synthesized SAPO-34 membranes was also studied. For the mullite supported membranes, the CH₄ and CO₂ permeances decrease as synthesis temperature increases; but in the case of the alumina supported membranes, by increasing synthesis temperature, CH₄ and CO₂ permeances first decrease up to 195°C and then increase up to 220°C. Even in equal membrane thicknesses, the mullite supported membrane shows lower gas permenaces. Increasing synthesis temperature decreases CO₂/CH₄ ideal selectivity for the α-Al₂O₃ supported membranes, while increases for the mullite supported membranes. Under optimum synthesis conditions, at room temperature and 2 bar feed pressure, the CO₂ permeance through the α-Al₂O₃ and the mullite supported SAPO-34 membranes are 8.2 × 10^?7 and 8.5 × 10^?8 (mol/m² · s · Pa), respectively, and CO₂/CH₄ ideal selectivities are 51 and 61, respectively.     

Zeotype SAPO-34 Synthesized by Combination of Templates for the Gasification of Biomass

SAPO-34 is a crystalline microporous material, the characteristics of which are greatly influenced by synthetic parameters, especially the silica precursors and templates. In this study, the combination of templates and silica sources was optimized to obtain SAPO-34 phases in the purest form. The physicochemical properties of the thus-synthesized catalysts were characterized, and the Si environment in the SAPO-34 framework was analyzed. The catalytic performance in biomass gasification was investigated in a fixed-bed flow reactor. SAPO-34 synthesized with triethylamine/morpholine/tetraethylammonium hydroxide templates exhibited the highest total acidity, the smallest particle size, and high surface area, and produced a large amount of light hydrocarbons in biomass gasification.