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一维取向lTl型分子筛膜的制备及其分离性能研究

一维取向LTL型分子筛膜的制备及其分离性能研究

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作者：张斌兴宁夏大学

学位级别：硕士

C02不仅是引起温室效应的主要气体之一,而且从合成气、天然气和烟道气等混合气中实现二氧化碳的有效分离,是能源与环境领域的重要课题。无机膜尤其是沸石分子筛膜可在分子级别上进行物质分离,同时具有良好的水热稳定性,在C02分离领域成... 详细信息

C02不仅是引起温室效应的主要气体之一,而且从合成气、天然气和烟道气等混合气中实现二氧化碳的有效分离,是能源与环境领域的重要课题。无机膜尤其是沸石分子筛膜可在分子级别上进行物质分离,同时具有良好的水热稳定性,在C02分离领域成为了研究热点。l型分子筛硅铝比约为3,具有7.1A的较大孔径和较强的C02吸附能力,同时l型分子筛膜的合成不需要添加有机模板剂,不但可以有效降低膜的生产成本,而且避免了因模板剂脱除而造成膜的损坏。基于上述思路,本论文以制备具有CO2优良分离性能的取向l型分子筛膜为研究目标进行了以下工作：1.通过有效控制合成液配比,合成出了形貌规则、结晶度高且具有不同长径比的lTl型分子筛晶粒。然后,采用“瓶中造船法”,在不同长径比的lTl型分子筛晶粒孔道中组装稀土有机配合物,制得lTl分子筛/Eu-TTA主-客体荧光材料。荧光光谱表征结果表明,在激发波长为350 nm时,长径比为0.2的lTl分子筛/Eu-TTA晶粒在617 nm处的5D0→7F2发光强度最强,而长径比为3的晶粒发光强度最弱。最后,将长径比为0.2的lTl分子筛/Eu-TTA晶粒,在PEI修饰的玻璃表面快速擦涂10s后,制得厘米尺寸的一维取向lTl型分子筛荧光阵列。SEM表征结果证实,该分子筛荧光阵列中几乎所有的lTl分子筛晶粒都沿着与底基表面垂直的c-轴方向一维高密度、单层有序排列。在激发波长为365 nm时,该一维取向lTl分子筛荧光阵列发出红色荧光。2.通过优化合成液配比和反应条件,合成了结晶度高、粒径均一、形貌规则的圆盘状l型分子筛晶种。然后,通过酸处理增加晶粒表面羟基官能团,采用仲丁醇搅拌改性4d有效增加分子筛晶种的疏水性。最后,利用langmuir-Blodgett(lB)技术在多种载体材料表面,获得了高度c-轴取向且单层排列的l分子筛晶粒层。通过考察二次生长温度、合成液配比和合成时间,确定了制备l型分子筛膜的适宜合成条件。在合成液配比为K2O:Al2O3:SiO2:H2O=10:1:25:300,180℃反应12 h,可制备得到厚度约200 nm的连续致密的c-轴取向l型分子筛膜,优先取向度CPO(00l)达到0.86。在配比为：8.5 K2O:1.0 A12O3:25 Si2O:800 H2O,180℃反应44h,在合成得到了连续致密厚度约为1.5 μm的c-轴取向l分子筛膜,CPO(00l)值达到0.89。3.在常温下分别测试单组份气体He、H2、N2以及CO2的渗透行为,以评价所制备l型分子筛膜的致密性。测试结果显示：H2/N2的理想分离因子小于努森扩散值,而H2/C02的理想分离因子高于努森扩散值,且随着压力升高逐渐增大。表明合成的取向l分子筛膜具有良好的致密性。

关键词： langmuir-Blodgett法取向l分子筛膜 CO2分离荧光阵列

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