[發明專利]浸涂-滾擦涂晶法合成分子篩膜的方法

無效

• 申請號: 200910098234.3
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101544379A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 王正寶;葛琴琴;邵佳
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C01B39/02
• 分類號: C01B39/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及分子篩膜的合成方法，尤其涉及一種浸涂-滾擦涂晶法合成分子 篩膜的方法。

背景技術

分子篩是一種以硅氧四面體和鋁氧四面體為基本骨架形成的微孔無機晶體 材料。分子篩作為無機膜材料具有以下優點：1)分子篩具有規范整齊的孔道， 孔徑分布單一；而且分子篩的孔道尺寸大小和許多重要的工業原料的分子尺寸 大小相近，分子可以通過分子篩分或擇形擴散得到分離。2)分子篩具有良好的 化學穩定性和熱穩定性。3)分子篩結構的多樣性導致其性質的多樣性，如不同 的孔徑大小，不同的親疏水性，因而，可以根據不同的分離要求選擇合適的分 子篩作為膜材料。4)分子篩孔道和孔外表面的可修飾性導致分子篩孔徑和吸附 性能的可調變性，從而可以實現分離的精確控制。5)分子篩的催化活性可以實 現反應-分離一體化。所以分子篩膜有著廣泛的應用前景，分子篩膜在氣體分離、 蒸汽分離、液體滲透汽化分離、膜催化反應、主客體反應、環境保護、生命工 程、電極及傳感器等眾多領域都可得到應用。

正因為分子篩膜有著獨特的特性和廣泛的應用前景，分子篩膜的研究引起 人們的廣泛關注和興趣，自從Suzuki等人于1987年首次以專利形式報道了在 多孔載體上合成了分子篩膜以來，分子篩膜的研究取得了重大的進展，到現在 為止，人們已在多種載體上成功合成了MFI、FER、MOR、A型、Y型、SAPO-5、 SAPO-34、AlPO4-5、L型、P型、TS-1、UTD-1等分子篩膜。

分子篩膜合成的基本步驟包括：1)載體(或稱基膜)的處理和準備；2) 反應液配制；3)載體和反應液在一定條件下反應成膜；4)反應后處理。分子 篩膜的合成方法有很多，大體可以分為三種：a)直接法，是指直接把載體浸到 配好的反應液中，在一定條件下反應成膜；b)間接法，是指先在載體表面引入 一層均勻分散的分子篩晶種，然后水熱合成分子篩膜，這種方法通常也稱為二 次合成法；c)化學氣相遷移法，先制備分子篩的前軀體干凝膠，然后在水蒸汽 或含模板劑的水蒸汽中處理后獲得分子篩膜。合成分子篩膜最直接、最簡單的 方法是直接法，也是目前常用的合成方法。但是，采用直接法合成的分子篩膜 的性能在很大程度上依賴載體的性能，很難在短時間內獲得無缺陷的分子篩膜， 尤其很難合成高性能的分子篩膜，因此缺乏工業應用價值。化學氣相遷移法主 要用來合成高硅含量的分子篩膜，適用性差，且條件苛刻，工藝復雜，還沒有 工業應用價值。二次合成法是指先在載體上引入一層分子篩晶種，直接在載體 表面提供成核中心，然后晶種化載體在合成液中水熱合成分子篩膜。二次合成 法最顯著的優點是能把成核過程和晶體生長過程分開，抑制晶核轉變成其它晶 體，提高分子篩膜的純度。此外，二次合成法能縮短成核和晶體生長時間，加 快載體表面分子篩膜形成，提高結晶度。

分子篩膜的形成機理是一個非常復雜的問題。簡單地說，目前主要有兩種 較成熟的觀點：即液相成核機理和固相成核機理，也有人認為這兩種機理會同 時發生。人們對分子篩膜形成機理的研究由來已久，現在雖尚未達成一致的觀 點，但大家普遍認為：合成液中的鋁酸根離子和硅酸根離子在晶核的誘導下結 合形成硅鋁無定形相后，通過離子遷移被吸附到載體表面，然后結晶成膜。二 次合成法先在載體上引入一層分子篩晶種，直接在載體表面提供成核中心，誘 導合成液中的鋁酸根離子和硅酸根離子遷移到載體表面，然后晶化成膜。二次 合成法最顯著的優點是能把成核過程和晶體生長過程分開，從而在一定程度上 人工控制分子篩膜的合成。