前驱溶胶涂覆玻璃表面生长取向ZSM-5分子筛膜

通过ZSM-5前驱物修饰玻璃表面,利用水热合成法在修饰过的玻璃表面上制备取向ZSM-5分子筛膜,依次考察涂覆时间与结晶时间对ZSM-5分子筛取向性的影响,借助XRD、FE-SEM和ATR-FTIR等表征手段分析所得ZSM-5分子筛的取向性和晶体形貌.实验结果表明,由ZSM-5前驱物修饰过的玻璃表面有利于生长取向ZSM-5分子筛膜;水热合成所得ZSM-5分子筛主要为b轴取向,分子筛形貌呈棺材形、且平均晶体粒径为1.5μm.

水热合成法制备取向ZSM-5分子筛膜的研究

本文利用硅酸乙酯/甲醇/甲苯混合液体修饰玻璃表面,从而改变其表面性质,再通过水热合成法在修饰过的玻璃表面上制备取向的ZSM-5分子筛膜,借助X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析所得分子筛晶体的取向和形貌,借助衰减全反射红外光谱仪(ATR-FTIR)分析所得ZSM-5分子筛骨架结构。研究结果表明,硅酸乙酯/甲醇/甲苯混合液体修饰过的玻璃表面有利于生长取向的ZSM-5分子筛晶体;水热合成ZSM-5分子筛晶体呈棺材形,晶粒平均尺寸约为1.5μm,随着浸涂次数的增加,分子筛晶体之间的空隙略有缩小,且分子筛晶体多以b取向生长于修饰过的玻璃表面上。

Langmuir-Blodgett法制备高H2选择性取向ZSM-5分子筛分离膜

利用Langmuir-Blodgett(LB)技术首先在多孔氧化铝载体表面有序组装了单层b-轴取向Silicalite-1分子筛晶种层,再采用二次生长法,以溴化六丙双铵(dimer-TPABr)为结构导向剂配制二次生长合成液,在175℃反应48h制备了高度b-轴取向ZSM-5(Si/Al=120)分子筛膜。扫描电镜(SEM)表征显示ZSM-5分子筛膜致密连续且厚度约为2.6μm。X射线衍射(XRD)表征结果显示,膜的b-轴晶体优先取向值高达0.858。气体分离性能测试结果显示,制备的ZSM-5分子筛膜在高温焙烧脱除有机模板剂过程中会产生缺陷。经硅烷试剂四甲氧基硅烷(TMOS)对缺陷修复后,ZSM-5分子筛膜表现出高的H_(2)选择性分离性能,H_(2)/CO_(2)分离因子高达68(T=25℃,p=0.1MPa),对应的H2渗透速率为1.36×10^(-8)mol/(m^(2)·s·Pa)。

高度b轴取向Ge-ZSM-5分子筛膜的制备

在α-Al2O3载体上,以原位晶化-二次生长法合成了高度b轴取向的Ge-ZSM-5分子筛膜,采用X射线衍射、扫描电镜以及极图分析对所制备的Ge-ZSM-5分子筛膜进行表征。结果表明,在Ge-ZSM-5分子筛膜中,b轴取向晶体可达94%。

ZSM-5分子筛膜的研究进展

本文分析了ZSM-5分子筛膜的主要合成方法和研究现状,总结了ZSM-5分子筛膜的缺陷与修饰方法,指出了ZSM-5分子筛膜的表征手段是以XRD、SEM、TEM和单组分气体渗透等为主,对ZSM-5分子筛膜的应用和前景进行了展望。

ZSM-5分子筛膜/多孔SiSiC陶瓷复合孔结构微反应器的制备

以生物形态多孔SiSiC陶瓷为载体,采用原位水热法在多孔陶瓷微孔道内壁形成了一层2-5μm厚的b轴取向生长的ZSM-5分子筛膜.利用XRD、SEM-EDX、BET分析对复合材料的相组成、微观结构和比表面积进行了表征,研究了水热晶化时间、载体预处理对原位合成分子筛膜的影响.结果表明,随晶化时间从5h增加到15h,从不连续的单层膜演变到-5μm厚的b轴取向的连续致密多层膜,该膜层是由粒径在1μm左右的ZSM-5分子筛颗粒堆积交联而成.载体表面Si OH浓度越高,分子筛膜和载体的结合力越强,但是较难控制分子筛膜的定向生长.ZSM-5/SiSiC复合孔结构材料的微孔体积为0.015cm^3/g,BET面积为42.8m^2/g,而相应的分子筛负载量为8.6%.

变浓度无有机模板剂合成ZSM-5沸石分子筛膜

报道了无有机模板剂制备出15 nm的ZSM-5分子筛,并以其为晶种浸涂在多孔α-Al2O3陶瓷管外表面,再用先浓后稀的无有机模板剂的晶化液水热合成出ZSM-5分子筛膜的新方法.晶种和晶化液的物质的量组成为12Na2O:100SiO2:2A12O3:(2500～5000)H2O.XRD分析表明α-A12O3陶瓷管表面的膜层是ZSM-5沸石晶相,SEM结果显示合成的沸石膜层晶体相互交连,形成一层连续的多晶层,厚度约5μm.其对H2、N2和CO2的渗透率分别是0.894、0.327和0.314μmol·(m2·s·Pa)-1,H2/CO2和H2/N2的理想分离因子分别为2.84和2.73.

ZSM-5分子筛膜/SiSiC复合材料的制备与表征

以生物形态多孔木材SiSiC陶瓷为载体,采用二次生长法在其孔道内壁合成了薄且连续、致密的ZSM-5分子筛膜。采用SEM、EDX、BET对多孔ZSM-5/SiSiC复合材料进行了表征。研究结果表明,采用静电组装技术,在木材陶瓷孔道内表面形成了单层、致密的分子筛晶种层。在100℃水热合成48h可在SiSiC陶瓷孔道内壁形成平均厚度为120nm的ZSM-5分子筛膜,且很好地复制了陶瓷载体的孔道结构,表现为连续致密的管状结构。制得的分子筛陶瓷复合材料的BET比表面积、微孔体积、ZSM-5分子筛负载量分别为17.8m2/g、0.00413cm3/g、2.36%。延长水热合成时间并不能增加膜的厚度,但ZSM-5分子筛膜表面的n(SiO2)∶n(Al2O3)会降低。

载铜ZSM-5分子筛膜脱除硫醇性能

采用一次水热合成法,制得ZSM-5分子筛膜,用XRD和扫描电镜对膜的物理及化学结构进行了分析表征。所制得的膜用于正己烷中硫醇的脱除,研究了不同膜通量、负载离子浓度和料液温度对膜性能的影响。结果表明:渗透通量大,对硫醇的脱除不利;铜离子的引入大大提高了分子筛膜管的截留性能,但负载铜离子过高会降低模拟汽油的通量;操作温度升高,渗透通量增加,膜对硫醇的脱除率下降。

二次水热合成法制备ZSM-5分子筛膜及其渗透汽化性能

采用二次水热合成法在管状多孔莫来石支撑体上制备高耐酸性ZSM-5分子筛膜,系统地研究分子筛晶种和合成溶胶中H_2O/SiO_2摩尔比率对ZSM-5分子筛膜生长与渗透汽化性能的影响,采用X射线衍射、冷场扫描电子显微镜和电子能谱等表征技术分别对制备的ZSM-5分子筛及其ZSM-5分子筛膜的结构、形貌和Si/Al比进行表征。针对分离75℃、90%HAc/H_2O的水溶液,最优化条件下制备的ZSM-5分子筛膜表现出优良的渗透汽化性能,渗透通量和分离因子分别为0.98kg/(m2·h)和890。此外,本研究所采用制备耐酸性ZSM-5分子筛膜的方法表现出良好的重现性,重复制备的12根ZSM-5分子筛膜在75℃下分离90%HAc/H_2O的水溶液时,平均通量和分离系数分别为(0.85±0.15)kg/(m2·h)和650±290。再者,ZSM-5分子筛膜在45~75℃的温度范围内分离50%~95%HAc/H_2O水溶液时都表现出优良的渗透汽化性能。

含氟体系下亲水性ZSM-5沸石分子筛膜的制备及其性能

用变温热浸渍法在廉价大孔α-Al2O3的载体管上涂覆大小晶种引入平整均匀的晶种层,随后在无有机模板剂的含氟体系下通过二次水热生长法制备了亲水性ZSM-5沸石分子筛膜。实验考察了小晶种液浓度对形成晶种层及ZSM-5沸石分子筛膜形貌和性能的影响。并将制备的ZSM-5沸石分子筛膜分别用于渗透汽化异丙醇脱水和乙酸脱水体系中。结果显示,小晶种液浓度为0.2wt%时,制备的ZSM-5沸石分子筛膜在75℃下对10wt%水/异丙醇和10wt%水/乙酸混合物体系均具有优良的分离性能,其渗透通量分别为3.64 kg/(m2·h)和0.61 kg/(m2·h),分离因子分别达3204和1321。

ZSM-5和Fe-ZSM-5分子筛膜的合成与表面改性

采用二次生长法在α-Al2O3载体上制备了ZSM-5及Fe-ZSM-5分子筛膜,合成后的ZSM-5和Fe-ZSM-5分子筛膜在450℃温度条件下脱除模板剂,采用NaOH和NaCO3处理ZSM-5和Fe-ZSM-5分子筛膜后,可提高其亲水性,改善了膜层对乙醇水溶液的脱水性能,渗透通量和分离因子均有所提高。其中Fe-ZSM-5分子筛膜经NaOH处理后,渗透通量为2.01kg·m-2·h-1,分离因子为21.0。

负载金属离子ZSM-5分子筛膜脱除噻吩的性能

以四丙基氢氧化铵、四乙氧基硅烷和去离子水为原料,采用一次水热合成法,制得了 ZSM-5分子筛膜;采用 X 射线衍射和扫描电子显微镜对膜的物理及化学结构进行了分析和表征。将 ZSM-5分子筛膜用于正己烷中噻吩的脱除,研究了负载金属离子种类、负载 Ag^+浓度、料液温度和焙烧温度对膜性能的影响,并考察了膜的再生效果。实验结果表明,负载 Ag^+的 ZSM-5分子筛膜对噻吩的脱除效果最佳,噻吩的脱除效果随负载 Ag^+浓度的增加而提高;升高料液温度,渗透通量增加,负载 Ag^+的ZSM-5分子筛膜对噻吩的选择性下降;未经焙烧的负载 Ag^+的 ZSM-5分子筛膜的脱硫性能比经焙烧的负载 Ag^+的 ZSM-5分子筛膜的脱硫性能低。从脱硫效果和再生效果看,只需简单焙烧即可恢复 ZSM-5分子筛膜的脱硫性能,且操作简单。

负载金属离子ZSM-5分子筛膜脱除苯并噻吩-二苯并噻吩的性能

采用水热合成法制备ZSM-5分子筛膜,并通过负载金属离子对其进行改性。通过X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所制备的膜进行表征。将所制得的ZSM-5分子筛膜经过负载金属离子改性后用于模拟汽油中苯并噻吩、二苯并噻吩二元硫化物的分离,考察负载离子种类、负载离子浓度和操作温度对二元硫化物竞争吸附和渗透通量的影响,并应用软硬酸碱理论(HSAB)分析吸附能力的强弱。结果表明:当Ag+浓度为0.2 mol/L时硫化物的分离因子最高可达1.31;随着操作温度的升高,ZSM-5分子筛膜渗透通量逐渐增大而分离因子逐渐减小。

无有机模板剂合成ZSM-5分子筛膜

用不含有机模板剂的方法,在平均孔径为2μm多孔α-Al2O3陶瓷管外表面合成了ZSM-5分子筛膜。采用摩尔组成为12Na2O:100SiO2:2Al2O3:2500H2O,合成的ZSM-5分子筛晶种,晶粒发育完整,粒度在15nm左右。再用摩尔组成为28Na2O:100SiO2:1.5Al2O3:5000H2O的晶化溶胶,在种了晶种的支撑体上合成的ZSM-5分子筛膜,经FT-IR分析具有ZSM-5分子筛的典型五元环结构,XRD分析表明有ZSM-5分子筛,SEM表明分子筛膜无明显缺陷,膜厚度约13μm,其对H2的渗透率可达2.3×10-7mol·(m-2·s-1·Pa-1),H2/N2,H2/CH4,H2/CO2的理想分离因数分别为3.14,2.35.2.71。

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。

改性ZSM-5分子筛膜脱除苯并噻吩/2,5-二甲基噻吩

采用二次合成法合成ZSM-5分子筛膜,并用XRD和SEM对其表面进行表征,所合成的膜为ZSM-5分子筛膜。对分子筛膜用Ag+、Cu2+、Fe3+金属离子进行改性,改变离子浓度,然后应用于模拟汽油中苯并噻吩和2,5-二甲基噻吩的分离性能研究,同时还考察了不同料液温度、再生次数对膜脱硫的影响。实验结果表明:负载Ag+浓度为0.2 mol/L时对苯并噻吩和2,5-二甲基噻吩的分离效果最好,分离因子最高可达到1.65;料液温度在常温(25℃)下脱硫效果最好,通过简单方法对膜进行再生,考察再生膜脱硫具有较好的稳定性。

改性ZSM-5分子筛膜对二元噻吩类硫化物分离性能

采用二次水热合成法制得ZSM-5分子筛膜,并对其负载金属离子进行改性。XRD、SEM等表征结果表明,所合成的为ZSM-5分子筛膜。所制得的膜经过负载金属离子改性后用于模拟汽油中噻吩类二元硫化物的分离,研究了不同负载离子种类、负载离子浓度和活化温度对二元硫化物竞争吸附的影响,同时还考察了膜的再生效果。实验表明:当银离子浓度为0.2mol/L时硫化物的分离因子最高达到1.7;当活化温度为450℃时ZSM-5分子筛膜的分离性能最好;苯并噻吩对噻吩有较强的竞争吸附影响。从再生性能看,负银ZSM-5分子筛膜的分离性能具有较好的稳定性。

负载镉离子ZSM-5分子筛膜脱硫性能的研究

采用二次水热合成法制备出硅铝比为100的ZSM-5分子筛膜,用于脱除模拟汽油中的噻吩类硫化物。用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对改性后的分子筛膜进行表征。考察了脱硫次数对脱硫效果的影响,测试了膜稳定脱硫时间,并进行再生实验。结果表明,经过Cd^(2+)改性的ZSM-5分子筛膜的骨架和形貌未发生改变,负载Cd^(2+)浓度为0.2 mol/L时,膜脱除噻吩类硫化物效果最佳,负载Cd^(2+)浓度为0.3 mol/L时,脱硫过程中分子筛膜出现堵塞情况。经0.2 mol/L Cd^(2+)改性过的ZSM-5分子筛膜两次脱硫后,噻吩的脱硫率可以达到81%,苯并噻吩的脱除率可以达到85%,稳定脱硫能持续32 h,再生后的膜脱硫效果良好。

不锈钢基材上a-轴取向ZSM-5分子筛涂层的制备及其形成机理

采用原位水热法研究了在不锈钢基材上a-轴取向ZSM-5分子筛涂层的形成过程及其机理,讨论了若干因素对分子筛涂层中晶体择优取向性的影响。结果表明,在斜放基材的正面,可得到a-轴取向的ZSM-5分子筛涂层,但反面得不到致密的分子筛涂层;在相同的水热条件下,平放基材表面得到的是晶体无序排列的分子筛涂层,但通过超声波处理后也能得到a-轴取向的分子筛涂层;若在反应液中添加少量乙醇,在平放基材上可直接得到致密的、a-轴取向的ZSM-5分子筛涂层。a-轴取向ZSM-5分子筛涂层是由基材上无定型涂层转变而来,无定型涂层首先转化为b-轴取向的分子筛晶体,然后在这些晶体的(010)晶面上生长出a-轴取向的分子筛晶体,最终形成a-轴取向的分子筛涂层。在平放基材上首先形成的也是a-轴取向的分子筛涂层,但随后被溶液中形成的晶体所覆盖,得到无序排列的分子筛涂层。