压应力辅助法制备FAU型沸石分子筛膜的探索研究开题报告

1. 研究目的与意义

自80年代无机膜进入工业应用领域后，因无机膜在耐热性、化学稳定性、机械强度、抗微生物能力、分离效率方面具备优异性能，较之有机膜，其能够在苛刻的化学环境下使用，于是新的膜材料、膜技术不断发展。在膜材料中，沸石分子筛膜因其规则的孔道结构、耐高温、优化学稳定性、高机械强度及优催化性能，在膜分离、膜催化领域受到广泛关注。然而，在沸石膜的合成中，经常会产生裂纹、针孔以及晶间孔等缺陷，这严重影响了沸石膜的渗透分离性能，限制了其在气体分离、蒸汽渗透、渗透蒸发及膜反应器等领域的应用。

八面沸石(fau)的孔径大小为0.74nm0.74nm，其中主要包含x型沸石和y型沸石两种，其si/al比一般在1-3之间。由于nay沸石孔径较大，更适合于分离大分子。沸石分子筛膜由于具有均一的孔道、高的热稳定性和化学稳定性，在膜分离领域应用较多；目前nay沸石膜主要应用于渗透蒸发、气体分离及催化反应方面。

目前，在载体上引入晶种层的方法主要有提拉法、浸渍法、擦涂法、真空涂晶法、电泳沉积法、喷涂法、静电吸附法、载体修饰法、脉冲激光沉积法等；近年，引入晶种层新增了分级晶种浸涂法、湿摩擦涂种法、蒸汽辅助转化涂种法等。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

沸石分子筛膜由于具有均一的孔道、高的热稳定性和化学稳定性，在膜分离领域

应用较多。fau型沸石分子筛膜是八面沸石膜，其中主要包含x型沸石膜和y型沸

3. 研究的方法与步骤

(1) 通过查阅文献资料，了解目前沸石膜在国内外的研究现状及制备沸石分子筛、沸石分子筛膜的主要方法。

(2) 通过水热合成法制备fau型沸石晶种。确定实验所用铝源、硅源、钠源，以一定的摩尔配比合成nay沸石分子筛。称取一定量的钠源、铝源，加入一定量的去离子水使其溶解，将硅源加入上述反应液，室温动态陈化一定时间；将制备好的合成液倒入干燥的不锈钢反应釜，密封反应釜并将其竖直放入烘箱以一定温度、一定时间进行晶化；晶化结束后取出反应釜冷却；将分子筛洗至中性，烘干备用。用xrd及sem技术对其纯度、结晶度及大小、形貌进行表征，考察不同合成条件对合成fau型沸石晶种的影响，寻找与载体管相匹配的晶种颗粒的最优的合成条件。

(3) 通过压应力辅助二次生长法在大孔α-al₂o₃载体管外表面制备薄且均匀连续的晶种层。对载体管进行预处理，包括打磨抛光、洗涤、煅烧等步骤；配制一定浓度的大、小晶种液；将在一定温度、时间下预热过的载体管迅速浸没于大晶种悬浮液，一定时间后缓慢提起，处理后以一定时间、温度固化；固化结束待晶种管冷却至室温，用脱脂棉将多余大晶种擦掉；小晶种层涂覆操作同上（固化结束不需再用脱脂棉擦拭），完成大小晶种层的制备。最大限度缩小晶种层的空隙率，并提高晶种层与载体管的结合力；寻找获得最优晶种层的制备工艺。

4. 参考文献

[1] 刘垚,吕陈美,朱玲等.沸石分子筛膜合成的新方法[j].膜科学与技术,2020,40(03):145-150.doi:10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2020.03.019.

[2] wei x , chen z , zhou l , et al. a simple seeding method for mfi zeolite membrane synthesis on macroporous support by microwave heating[j]. microporous amp; mesoporous materials, 2011, 142(1):154-160.

[3] shan l , jia s , wang z , et al. preparation of zeolite mfi membranes on alumina hollow fibers with high flux for pervaporation[j]. journal of membrane science, 2011, 378(1-2):319-329.

5. 计划与进度安排

(1) 2024年12月19日～2024年3月5日 查阅文献，了解论文的研究内容，确定合成原料、合成方法，筹备实验药品和装置，并完成外文翻译及开题报告；

(2) 2024年3月6日～2024年3月25日 制备fau型沸石晶种，并对其进行xrd、sem表征；对α-al₂o₃载体管进行预处理；

(3) 2024年3月26日～2024年4月15日 制备fau型沸石膜，并对其进行xrd、sem表征；根据所得数据，研究其合成规律；