介孔MCM-48分子篩及膜材料的制備.pdf

1、MCM-48材料歸屬I(mǎi)a3d晶系，具有特殊的三維立方孔道結(jié)構(gòu)，使其在物料的傳輸和擴(kuò)散等方面有著很大的優(yōu)勢(shì)。MCM-48不僅有著良好的傳輸性能，還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，較高機(jī)械強(qiáng)度，不易溶脹，比表面積大，孔道均一可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。MCM-48的制備條件較苛刻，不容易合成，大大的限制了其實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。介孔分子篩膜可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)分離一體化，若能制備高質(zhì)量且合成工藝簡(jiǎn)單的MCM-48膜，有望于提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)進(jìn)程。巨大的應(yīng)用前景使MCM-48膜的研

2、究一直是人們的焦點(diǎn)。目前，在多孔載體上制備完整的MCM-48膜的技術(shù)并不是很完善。因此，MCM-48膜的研究仍有很大的空間。
　　 本論文主要研究MCM-48分子篩及MCM-48膜的制備，探究了不同方法制備MCM-48分子篩和MCM-48膜，通過(guò)XRD、SEM和水熱穩(wěn)定性等進(jìn)行分析，得到結(jié)論如下：
　　 1采用單模板劑法(CTAB)、加入無(wú)機(jī)鹽法(NaF)、混合模板劑法(P123和CTAB)均成功制備了MCM-48分子篩

3、，為MCM-48膜的制備提供了很好的基礎(chǔ)。對(duì)單一模板劑法和加入無(wú)機(jī)鹽法進(jìn)行水熱穩(wěn)定性測(cè)試，XRD結(jié)果證明了無(wú)機(jī)鹽的加入使分子篩在油浴中加熱煮沸12h孔道沒(méi)有完全坍塌，說(shuō)明了無(wú)機(jī)鹽的加入增加了MCM-48的水熱穩(wěn)定性。通過(guò)混合模板劑法(CTAB和P123)制備出了具有規(guī)則形貌、粒徑均一的MCM-48分子篩，非離子型表面活性劑的加入，減弱了界面組裝作用力，實(shí)現(xiàn)了分子篩形貌的控制。從SEM照片可以看出分子篩顆粒為2μm且大小均一。
　　

4、 2以APTES和TEOS為硅源，初步考察了兩者的物料比對(duì)樣品結(jié)構(gòu)的影響。在APTES為硅源含量的5％和10％時(shí)，均能合成出有序介孔材料MCM-41。
　　 3利用添加無(wú)機(jī)鹽(NaF)法合成的分子篩配制合成液，經(jīng)過(guò)三次原位水熱合成，成功制備了MCM-48膜。為對(duì)比無(wú)機(jī)鹽的加入對(duì)膜的合成產(chǎn)生的影響，用單一模板劑法配制合成液，在載體管上三次原位水熱合成。從SEM圖片可以看出，加入無(wú)機(jī)鹽合成液形成的膜表面由分子篩顆粒堆積而成，膜截面

5、厚度為4-6μm。壓降為0.1Mpa時(shí)，MCM-48膜對(duì)H2/N2的分離系數(shù)約為2.61。單一模板劑合成液形成的膜表面裂痕較多。
　　 4配制不同濃度的硅溶膠溶液，選用20％的硅溶膠溶液浸漬處理好的三氧化二鋁載體管，于200℃固化2小時(shí)，使其與載體管連接緊密?？疾炝撕铣纱螖?shù)對(duì)膜的影響，結(jié)果表明兩次水熱合成成功制備了MCM-48膜。通過(guò)SEM表征看出，膜層表面平整連續(xù)，膜層厚度為4-6μm。壓降為0.1Mpa時(shí)，MCM-48膜對(duì)H

6、2/N2的分離系數(shù)約為2.41。
　　 5以粒徑均一的MCM-48分子篩為晶種，通過(guò)簡(jiǎn)單的浸泡方法，成功克服了介孔分子篩的團(tuán)聚現(xiàn)象，通過(guò)熱浸漬法涂晶，制備出晶種層。采用晶種法，在晶種層的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)兩次水熱合成，成功制備出MCM-48膜。通過(guò)SEM表征看出，膜層表面連續(xù)平整，膜層厚度為6μm左右。壓降為0.1Mpa時(shí)，MCM-48膜對(duì)H2/N2的分離系數(shù)約為2.71。
　　 6首次將反擴(kuò)散法應(yīng)用于介孔MCM-48膜的制備