一維取向LTL型分子篩膜的制備及其分離性能研究.pdf

1、CO2不僅是引起溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w之一，而且從合成氣、天然氣和煙道氣等混合氣中實(shí)現(xiàn)二氧化碳的有效分離，是能源與環(huán)境領(lǐng)域的重要課題。無(wú)機(jī)膜尤其是沸石分子篩膜可在分子級(jí)別上進(jìn)行物質(zhì)分離，同時(shí)具有良好的水熱穩(wěn)定性，在CO2分離領(lǐng)域成為了研究熱點(diǎn)。L型分子篩硅鋁比約為3，具有7.1(A)的較大孔徑和較強(qiáng)的CO2吸附能力，同時(shí)L型分子篩膜的合成不需要添加有機(jī)模板劑，不但可以有效降低膜的生產(chǎn)成本，而且避免了因模板劑脫除而造成膜的損壞。基于上述思路，

2、本論文以制備具有CO2優(yōu)良分離性能的取向L型分子篩膜為研究目標(biāo)進(jìn)行了以下工作:
　　1.通過(guò)有效控制合成液配比，合成出了形貌規(guī)則、結(jié)晶度高且具有不同長(zhǎng)徑比的LTL型分子篩晶粒。然后，采用“瓶中造船法”，在不同長(zhǎng)徑比的LTL型分子篩晶?？椎乐薪M裝稀土有機(jī)配合物，制得LTL分子篩/Eu-TTA主-客體熒光材料。熒光光譜表征結(jié)果表明，在激發(fā)波長(zhǎng)為350 nm時(shí)，長(zhǎng)徑比為0.2的LTL分子篩/Eu-TTA晶粒在617 nm處的5D0→7F

3、2發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng)，而長(zhǎng)徑比為3的晶粒發(fā)光強(qiáng)度最弱。最后，將長(zhǎng)徑比為0.2的LTL分子篩/Eu-TTA晶粒，在PEI修飾的玻璃表面快速擦涂10s后，制得厘米尺寸的一維取向LTL型分子篩熒光陣列。SEM表征結(jié)果證實(shí)，該分子篩熒光陣列中幾乎所有的LTL分子篩晶粒都沿著與底基表面垂直的c-軸方向一維高密度、單層有序排列。在激發(fā)波長(zhǎng)為365 nm時(shí)，該一維取向LTL分子篩熒光陣列發(fā)出紅色熒光。
　　2.通過(guò)優(yōu)化合成液配比和反應(yīng)條件，合成了結(jié)晶

4、度高、粒徑均一、形貌規(guī)則的圓盤(pán)狀L型分子篩晶種。然后，通過(guò)酸處理增加晶粒表面羥基官能團(tuán)，采用仲丁醇攪拌改性4d有效增加分子篩晶種的疏水性。最后，利用Langmuir-Blodgett(LB)技術(shù)在多種載體材料表面，獲得了高度c-軸取向且單層排列的L分子篩晶粒層。通過(guò)考察二次生長(zhǎng)溫度、合成液配比和合成時(shí)間，確定了制備L型分子篩膜的適宜合成條件。在合成液配比為K2O∶Al2O3∶SiO2∶H2O=10∶1∶25∶300，180℃反應(yīng)12h，

5、可制備得到厚度約200 nm的連續(xù)致密的c-軸取向L型分子篩膜，優(yōu)先取向度CPO(00l)達(dá)到0.86。在配比為:8.5 K2O∶1.0 Al2O3∶255i2O∶800 H2O，180℃反應(yīng)44h，在合成得到了連續(xù)致密厚度約為1.5 rn的c-軸取向L分子篩膜，CPO(00)值達(dá)到0.89。
　　3.在常溫下分別測(cè)試單組份氣體He、H2、N2以及CO2的滲透行為，以評(píng)價(jià)所制備L型分子篩膜的致密性。測(cè)試結(jié)果顯示:H2/N2的理想分