[發(fā)明專利]一種紙狀燒結(jié)金屬纖維負(fù)載分子篩膜及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110376722.3
• 申請(qǐng)日: 2011-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN102512978A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張會(huì)平;陳煥浩;鄢瑛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D69/10
• 分類號(hào): B01D69/10;B01D71/02;B01D67/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及吸附與催化領(lǐng)域多孔分子篩膜復(fù)合材料及其制備的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種紙狀燒結(jié)金屬纖維負(fù)載分子篩膜及制備方法。

背景技術(shù)

分子篩具有規(guī)則的微孔孔道，能讓小分子通過而大分子不通過，所以分子篩在分離和吸附方面有廣泛的應(yīng)用。在過去幾十年，大量研究工作者致力于研究可應(yīng)用于吸附分離和催化的分子篩膜。

分子篩膜主要包括NaA型，NaX型，NaY型，MFI型(ZSM-5，silicalite-1)，MOR型，CHA(SAPO34)型，P型以及ETS-4型鈦分子篩膜等。由于分子篩本身具有吸附催化性能，可用于分子篩膜反應(yīng)器中。在分子篩膜中，MFI型分子篩膜比較容易合成，且具有很高的吸附催化效果，受到廣泛關(guān)注。結(jié)構(gòu)化分子篩膜是指在多孔載體上合成的分子篩膜。分子篩膜的制備方法主要有嵌入法、原位水熱晶化法、二次生長(zhǎng)法以及微波加熱法等，其中二次生長(zhǎng)法最為常用。常用的載體包括不銹鋼、玻璃、單晶硅片、多孔的α-Al₂O₃及陶瓷管或片等。但目前所用的載體都是現(xiàn)成的，其形狀、厚度及空隙率等均不容易調(diào)控，且α-Al₂O₃及陶瓷上的硅和鋁容易溶解進(jìn)入反應(yīng)溶液，分子篩晶體容易堵塞載體孔道，玻璃等無機(jī)材料載體機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性及傳熱性能都比較差。這些載體的缺點(diǎn)大大限制了結(jié)構(gòu)化分子篩膜的實(shí)際應(yīng)用。

因此，如何制備一種空隙率和機(jī)械強(qiáng)度可調(diào)、可隨意折疊和裁剪、化學(xué)穩(wěn)定性及傳熱性能均較好的紙狀燒結(jié)金屬纖維載體，為解決傳統(tǒng)分子篩膜支撐體所存在的問題提出一種新的方法。

美國(guó)Auburn大學(xué)(?U.S.Patents?NO.?5，304，330；NO.?5，080，963；NO.?5，102，745；NO.?5，096，663和NO.?6，231，792)在90年代發(fā)明了一種具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的燒結(jié)纖維復(fù)合材料及其制備方法。國(guó)內(nèi)華東師范大學(xué)路勇和華南理工大學(xué)張會(huì)平等人（中國(guó)?申請(qǐng)?zhí)?00510028873.4，公開號(hào)CN1762909A；申請(qǐng)?zhí)?200610025844.7，公開號(hào)?CN?1836779A；申請(qǐng)?zhí)?200710026410.3，公開號(hào)?CN?101007270A）用玻璃纖維、陶瓷纖維及金屬纖維包覆SiO₂、Al₂O₃及活性炭顆粒制備了復(fù)合材料，但是還未見報(bào)道紙狀燒結(jié)金屬纖維負(fù)載分子篩膜的復(fù)合材料的制備。

如何制備空隙率和強(qiáng)度可調(diào)的紙狀燒結(jié)金屬纖維載體，并利用二次生長(zhǎng)法在該載體表面成功合成厚度可調(diào)控的分子篩膜，且不影響材料的空隙率，這是一個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)傳統(tǒng)分子篩膜載體所存在的不足，提供一種空隙率可調(diào)控的紙狀燒結(jié)金屬纖維材料的制備方法。

???本發(fā)明的另一個(gè)目的在于如何將分子篩膜生長(zhǎng)在紙狀燒結(jié)金屬纖維載體上，分子篩膜厚度能隨意調(diào)控，并保持材料的性能基本不變。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種紙狀燒結(jié)金屬纖維負(fù)載分子篩膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）將質(zhì)量比為1~1:1~3的膠粘劑和金屬纖維加入到水中，攪拌形成均勻漿液；

（2）將步驟（1）所得的漿液抄片，制成紙張式燒結(jié)金屬纖維載體前驅(qū)體；

（3）將步驟（2）所得的前驅(qū)體在105~200℃下干燥10~120min后，再在600~1400℃下，于氮?dú)饣蛘邭錃鈿夥罩袩Y(jié)10~120min，制得具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的紙狀燒結(jié)金屬纖維載體；

（4）將步驟（3）所得到的載體用陽極氧化法預(yù)處理，并通過二次生長(zhǎng)法在金屬纖維表面合成分子篩膜。

所述膠粘劑為纖維素、有機(jī)酸樹脂或熱固樹脂。

所述金屬纖維為銅、鎳、銠、鈷、鋅、銀、釩、鐵、不銹鋼或鎂中的任意一種或多種形成的合金纖維。

所述金屬纖維的直徑范圍為0.5~10μm。

所述陽極氧化法預(yù)處理為：將紙狀燒結(jié)金屬纖維載體用質(zhì)量百分比為5~10wt%的氫氧化鈉水溶液和質(zhì)量百分比為5~10wt%的硫酸水溶液分別浸泡10~60min后，再置于質(zhì)量百分比為5~20wt%的硫酸水溶液電解液中，在電壓為3~5V下，陽極氧化5~30min。