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

2021-04-20刘艳年佩张轩黄锐王政姜男哲

化工进展 2021年4期
关键词:生长

刘艳,年佩,张轩,黄锐,王政,姜男哲

(1 省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室,化学国家级实验教学示范中心,宁夏大学化学化工学院,宁夏银川750021;2 延边大学理学院化学系,吉林延吉133002)

分子筛膜具有规整的孔道结构、良好的热稳定性和化学稳定性[1],在渗透汽化分离、气体分离、化学传感器和膜反应器等领域取得了显著的研究进展[2-5]。MFI 型分子筛膜(全硅silicalite-1 和不同硅铝比的ZSM-5 型分子筛)是目前研究最为深入的一类分子筛膜材料。取向MFI型分子筛膜孔道结构均一有序,当组成膜的晶体以b-轴方向垂直于载体表面的方式排列时,对分子的传质阻力小且分子扩散路程最短,在邻/对二甲苯、丁烷异构体和CO2分离等方面表现出优异的分离性能[6-8]。因此,取向MFI型分子筛膜的可控制备是近年来分子筛膜研究领域的发展方向。

二次生长法已被广泛证实是制备取向MFI型分子筛膜的有效方法[9-11]。该方法的关键步骤是首先获得高度有序排列的取向晶种层,再通过抑制二次生长合成液的晶体成核和控制晶种的交联取向生长,获得取向分子筛膜。目前,科学工作者开展了以化学吸附、配位作用、静电吸引为驱动力,在多种载体表面实现了MFI 型分子筛晶粒的有序组装[12-15]。

Langmuir-Blodgett(LB)技术是一种可大面积精确控制双亲分子有序排列的界面自组装技术,且操作简单、重复性高,在控制膜层厚度及均匀性方面具有独特的优越性[16-18]。本文作者课题组[19-23]利用LB 技术,在单晶硅、碳电极和铂电极表面实现了分子筛微米晶粒的有序组装,并采用合成液预晶化法和低浓度结构导向剂法,成功制备了高度b-轴取向的纯硅silicalite-1 分子筛膜以及TS-1 钛硅分子筛膜。……

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