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旺．A1203（孔径4～6μm）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8-10μm；常温常压下HE／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^-6mol／（m^2·s·Pa）．气体分离数据表明，该膜没有明显的缺陷存在．

泡沫碳化硅陶瓷表面原位合成Silicalite-1沸石的研究

采用泡沫碳化硅陶瓷作为载体,在其表面制备沸石分子筛涂层。首先,通过聚氨酯泡沫热解结合可控熔渗反应烧结制备泡沫碳化硅陶瓷。然后通过原位水热合成法在泡沫碳化硅陶瓷表面制备Silicalite-1沸石涂层。沸石涂层和泡沫碳化硅载体所组成的复合材料具有独特的微孔/大孔结构,高的比表面积和界面结合强度。这种材料将会在催化、吸附/分离领域有广泛的应用前景。

高渗透率高选择性Silicalite-1沸石膜的合成与表征

利用重复水热合成法在α-Al2O3陶瓷管上合成Silicalite-1沸石膜,并对合成的沸石膜进行了X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征,通过单组分气体渗透对膜的渗透性能进行检测。通过测试发现,H2／N2在常温常压下的理想分离因素为4.00,略大于H2／N2的Knudsen扩散比值3.74,而H2／C3H8的理想分离因素为25.96,远大于其Knudsen扩散比值4.69,H2的渗透率为4.44×10-6mol／(m2·s·Pa)。

低模板剂法合成Silicalite-1沸石膜及其气体渗透性能研究

在较低的模板剂浓度下，采用二次生长法在大孔（孔径约4～6μm）α-Al2O3载体上合成Silicalite-1沸石膜，并采用X射线衍射法、扫描电子显微镜及不同温度下单组分气体渗透实验对所合成的沸石膜进行表征．结果表明，合成的是典型的Silicalite-1沸石膜，无其他杂质形成；制备的沸石膜连续、互生、致密，没有明显的缺陷．在40℃下H2的渗透速率为4．47×10^-7mol／（m^2·s·Pa），H2／SF6的理想分离系数44，远高于其Knudsen扩散系数8．54．在40～200℃之间，H2／SF6的理想分离系数曲线呈V型，H2的渗透速率几乎不变，N2的渗透速率随温度升高略下降。

一种简单修饰法合成的Silicalite-1沸石膜及其气体渗透性能

采用原位水热法在粗糙大孔α-Al2O3载体管上预先合成Silicalite-1沸石,程序升温焙烧该管后,用砂纸打磨管表面,再用原位水热法在打磨后的管上二次合成Silicalite-1沸石膜。利用XRD、SEM及单组分气体渗透实验对制备的沸石膜进行表征,并初步考察了影响打磨修饰法制备Silicalite-1沸石膜性能的主要因素。结果表明,合成的沸石膜是典型的Silicalite-1;其晶粒排列紧密,呈互锁生长,表面平整,无晶间孔或针孔存在。打磨前水热预处理载体管的时间和砂纸型号对合成沸石膜的质量影响较大。室温下,打磨修饰法制备的Silicalite-1沸石膜的H2渗透率达到1.2×10-6mol/(m2.s.Pa),且H2/N2、H2/C3H8和H2/SF6的理想分离系数分别达到3.9、20.6和84.8。

对二甲苯在高硅沸石Silicalite-1上的吸附与脱附

采用重量法研究了温度为423,373,343,323K时对二甲苯在高硅沸石Silicalite-1上的吸附和脱附行为.实验结果表明,温度为323,343 K时,吸附等温线出现两个吸附平台,且343 K时出现前所未有的两个滞后环.根据吸附等温线计算了热力学参数(吸附等容热、吉布斯自由能变、熵变和吸附相熵).随吸附量的增加,吸附等容热增大,吸附的吉布斯自由能变稍有下降,吸附熵变逐渐增大,吸附相的熵逐渐减小,分子间的相互作用逐渐增强.对吸附和脱附动力学进行了研究,发现在吸附量大约为4 m/u.c.(单位晶胞分子数)时,扩散系数出现了峰值.

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.

在泡沫碳化硅载体上自转化合成silicalite-1型沸石晶体

以泡沫碳化硅载体内的残余硅为硅源,在泡沫碳化硅载体上自转化合成silicalite-1型沸石晶体.用残余硅含量为16.7%的泡沫碳化硅作为载体,可制备出负载均匀、耐热性好、抗热冲击、比表面积为36 m^2g^(-1)的silicalite-1型沸石晶体/泡沫碳化硅复合材料.研究了泡沫碳化硅载体的残余硅含量和水热合成溶液的组成等因素对沸石晶体的自转化合成及其形貌的影响.结果表明,泡沫碳化硅载体中的残余硅含量是影响沸石晶体层结晶的关键因素.当载体中硅的含量过低时,溶液中的硅酸根浓度过低,不具备形成沸石晶体的条件;而当载体中硅的含量过高时,溶液中的硅酸根浓度过高,沸石晶体优先在残余硅的表面形核,随着这些硅的溶解,在其上形成的沸石晶体也随之脱落.增加模板剂的含量可促进沸石晶体形核,从而使沸石晶体的尺寸变小.

真空晶种引入法制备Silicalite-1沸石膜及其性能表征

采用抽真空法在多孔α-Al2O3载体管表面预先引入Silicalite-1沸石晶种,再通过水热合成二次晶化法在涂有Silicalite-1沸石晶种的α-Al2O3载体管上合成沸石膜.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对合成的沸石分子筛及膜进行了表征,考察了晶种大小、真空度对合成沸石膜渗透性能的影响,用单组分气体渗透实验检测合成沸石膜的渗透性能.XRD检测结果表明,制备的沸石膜是典型的Silicalite-1沸石膜,合成的分子筛粒径分别约为0.2,0.5,1和2μm,且分布均匀;SEM检测结果表明引入的晶种涂层连续、均匀,制备的Silicalite-1沸石膜致密、互生,不存在裂缺;常温常压下,H2/N2和H2/SF6的理想分离系数分别达到4.1和133.2,大于其Knudsen扩散比值3.7和8.7.

采用改进的二次生长法在多孔α-Al_2O_3陶瓷管上合成Silicalite-1沸石膜

以钛溶胶分散Silicalite-1沸石晶种,采用提拉法在α-Al2O3陶瓷管上负载晶种层,通过二次水热合成在多孔α-Al2O3陶瓷管上制备Silicalite-1沸石膜。考察了晶种悬浮液中晶种的含量、提拉次数和制膜合成液的水与正硅酸乙酯摩尔比对Sili-calite-1沸石膜性能的影响。采用扫描电子显微镜和X射线衍射方法对Silicalite-1沸石膜的形貌和结构进行了表征。实验结果表明,制膜条件对Silicalite-1沸石膜渗透性能有较大影响;适宜的制膜条件为:制膜合成液的水与正硅酸乙酯摩尔比120、晶种悬浮液中晶种的质量分数10%、提拉次数6次。所合成Silicalite-1沸石膜表面连续、致密、与陶瓷管结合紧密;在323K、0.1MPa压差的条件下,Silicalite-1沸石膜的H渗透速率为7.36×10-7mol/(m2·s·Pa),H/SF理想分离因数为28.6。

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b轴定向的Silicalite-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.

多孔Silicalite-1沸石负载Ni对肉桂醛的选择性加氢

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,有机硅季铵盐为介孔模板材料成功制备了具有较大介孔孔容(0.36cm^3/g)和高纳米孔表面积(253m^3/g)的多孔Silicalite-1沸石(Silicalite-1-M),并负载金属Ni催化剂(Ni/Silicalite-1-M)研究了其对肉桂醛的选择性加氢性能。采用XRD、N_2-吸附、H_2-TPR、SEM和TEM等手段对载体及其催化剂进行了表征。考察了反应温度、Ni的负载量对肉桂醛选择性加氢性能的影响。实验结果表明,Ni/Sil-icalite-1-M催化剂对肉桂醛具有较高的选择性加氢活性和3-苯丙醛的选择性。当反应时间为60min,反应压力为1.5MPa,反应温度为100℃时,肉桂醛的转化率为99.3%,3-苯丙醛的收率高达88.0%。

管式silicalite-1沸石膜的制备及表征

利用二次晶种生长法在多孔管式氧化铝载体上合成了连续、完整的silicalite-1沸石膜。通过X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了silicalite-1沸石膜的结构及表面形貌,并通过气体渗透测试表征了沸石膜的气体渗透性能和分离效果。研究结果表明,所合成的silicalite-1沸石膜厚度为15μm,H_2的渗透率达到7.15×10^(-7)mol·m^(-2)·s^(-1)·Pa^(-1)。该沸石膜的H_2/N_2理想分离因子为3.81,H_2/SF_6理想分离因子为22.46,说明沸石膜无明显缺陷。

新型两步法合成高质量Silicalite-1分子筛膜

通过一种新颖的两步合成方法,即先用改性剂溶液对镀有二氧化硅缓冲层的多孔氧化铝(孔径0.1～0.5μm)载体管进行浸泡处理,再水热合成,制备了Silicalite-1分子筛膜,并考察了晶化温度、晶化时间对成膜的影响。采用溶胶-凝胶(sol-gel)法,在最优粘度5～25cp内制得平整连续的介孔缓冲层,达到了修饰载体材料表面性能的目的。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)结果表明,160℃下,晶化24h得到表面致密、连续的b取向的Silicalite-1分子筛膜。

重量法研究环戊烷和环己烷在高硅沸石Silicalite - 1上的吸附和脱附

用重量法研究了环戊烷和环己烷在高硅沸石Silicalite-1上的吸附、扩散和热脱附特性.实验结果表明,虽然环戊烷和环己烷的分子尺寸和结构接近,但在相同温度和吸附量下,它们在高硅沸石Silicalite-1上的扩散系数和扩散活化能相差较大.吸附量小于4 m/u.c.(单位晶胞分子数)时,环戊烷在高硅沸石Silicalite-1上热脱附曲线上只有一个脱附峰,当吸附量超过4 m/u.c.时,出现两个脱附峰,说明高硅沸石Silicalite-1对于环戊烷有两种不同的吸附位能.环己烷在高硅沸石Silicalite-1上的热脱附曲线只出现一个脱附峰,说明高硅沸石Silicalite-1对于环己烷只有一种吸附位能.

用电泳沉积技术制备空心Silicalite—1沸石纤维

通过电泳沉积技术(EPD)将纳米silicalite-1沸石组装到碳纤维模板上并经焙烧除去模板,成功地制备了孔壁由纳米沸石构成的空心沸石纤维(hollow zeolite fibers),并系统研究了制备条件.发现纳米粒子的表面电荷和电泳电压是制备沸石涂层和空心沸石纤维的关键因素;纳米沸石胶液的pH值决定了纳米粒子的表面电势的正负和大小;其它条件,如电泳时间、胶液浓度也对沸石涂层的形成有影响.红外和XRD图谱证明所得空心沸石纤维孔壁只由纳米silicalite-1构成.

Silica lite-1纳米晶的尺寸控制合成

With careful control of the amount of tetrapropylammonium hydroxide(TPAOH) template, nanocrystals of Silicalite-1 zeolite with different morphologies and crystal sizes(80-600 nm) were obtained by hydrothermal synthesis in the presence of isopropanol. This seems to be the first example for the size-controlled synthesis of Silicalite-1 zeolite.

在泡沫碳化硅载体上原位生长silicalite-1型沸石晶体

以多晶硅颗粒为硅源,在泡沫碳化硅载体上原位水热合成silicalite-1型沸石晶体。研究了硅颗粒加入量、NaOH浓度以及合成时间等因素对沸石晶体的负载量、晶体尺寸和沸石晶体/泡沫碳化硅复合材料比表面积的影响。结果表明,以多晶硅颗粒为硅源控制硅酸根的释放速度,使沸石晶体在碳化硅载体表面异质界面形核,从而实现沸石晶体在泡沫碳化硅载体表面的连续生长;当多晶硅量过少时,溶液中的硅酸根浓度过低,不能在载体表面形成连续生长的沸石层;而当多晶硅量过大时,溶液中硅的浓度过高,部分沸石晶体在溶液当中形核,使沸石晶体在载体表面的负载量下降;提高溶液中NaOH的浓度,加快硅的溶解,使溶液中硅的饱和浓度升高,沸石晶体的形核率也随之升高,使沸石晶体的负载量增加。在最优条件下制备的silicalite-1/泡沫碳化硅复合材料其沸石晶体的比表面积为81.28 m^2g^(-1)。

两步变温水热合成制备纯硅分子筛膜及其渗透性能

采用两步变温水热法在多孔不锈钢载体管上合成了Silicalite-1沸石膜,对合成的Silicalite-1膜进行了X射线衍射和扫描电镜及单成分气体渗透表征,并将其应用于渗透脱除水中乙醇,考察了晶化温度、合成液组成及合成次数对渗透性能的影响.结果表明,用两步变温合成法可得到高性能的纯硅沸石膜,水/硅(摩尔比)为80且第二步晶化温度为165℃的条件下,只需经一次合成,可获得对乙醇水溶液具有高分离性能的膜,在60℃、乙醇浓度为4.8%(ω)时,膜的通量为1.25kg/(m2·h),分离系数为36.2,但经再次合成后,通量和分离系数均劣化.水/硅(摩尔比)为225且第二步晶化温度为150℃条件下,经过再次合成,通量和分离系数均得到大大提高,在60℃和乙醇浓度为4.52%(ω)时,通量和分离系数分别高达2.8kg/(m2·h)和34.3,在如此高的分离系数下该通量达到了国内外报道的最高值.