[發明專利]采用熱處理晶種層的方法制備MFI型分子篩膜的工藝

有效

• 申請號: 201810757409.6
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108726524B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 彭勇;徐瑞蘭
• 申請（專利權）人: 南昌工程學院
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18;C01B39/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了采用熱處理晶種層的方法制備MFI型分子篩膜的工藝，具體為MFI型分子篩膜的合成技術領域。采用手工自組裝法在支撐體上涂覆b軸取向的MFI分子篩晶種層；置于烘箱中，處理一定時間，將四丙基氫氧化銨:四乙氧基硅烷:水按照0.2:1:2000的摩爾比配制，陳化后裝入合成釜中，再放入熱處理后的晶種層，合成液浸沒支撐體，合成釜密封后于150℃下合成4小時，洗滌烘干后在支撐體上獲得高度平整致密的b軸取向性MFI型分子篩膜。本發明加強了支撐體和晶種層之間的作用力，處理方法簡便快捷。從掃描電子顯微鏡圖片和X射線衍射圖譜可以看到合成的MFI型分子篩膜為高度b軸取向，膜層平整且致密。

技術領域

本發明涉及采用熱處理晶種層的方法制備MFI型分子篩膜的工藝，具體為MFI型分子篩膜的合成技術領域。

背景技術

MFI型的分子篩在催化和吸附等領域具有廣泛的應用，其孔道體系是由b軸方向的0.53×0.56 nm的直孔道與a軸方向的0.51×0.55 nm的正弦孔道交叉形成。MFI型分子篩也可以制作成薄膜的形態即MFI分子篩膜，其已被許多研究用于作為分離材料、膜反應器、防腐涂層、化學傳感器和低介電常數材料等。MFI分子篩膜層的擇優取向性、晶界結構以及厚度等均對其性能有很大的影響。由于優先b軸取向的MFI分子篩膜具有垂直于支撐體的直通型孔道且擴散通道較短，因此表現出了更為優異的性能。

目前，二次生長法（即晶種法）已成為合成b軸取向MFI分子篩膜的常用方法。該方法是先在支撐體上制備具有b軸取向的MFI分子篩晶種層，然后再用水熱法二次合成制得取向的分子篩膜。當前的研究主要集中在如何控制二次生長的條件以獲得沒有孿生晶體的高度b軸取向的膜層（中國專利CN 200810012646.6, CN200910101819.6,CN201110033850.8,CN 201510025076.4, CN201510265492.1, CN201610311050.0, CN201710187937.8）。但從完整的合成過程可以看到，制備得到均一、緊密的取向晶種層是非常重要的步驟，是保證后續合成的膜層平整、致密的前提條件。

制備b軸取向晶種層的方法有許多，包括相分離誘導組裝法（中國專利CN200810012646.6）、化學鍵合組裝法、手工自組裝法、動態界面組裝法以及LB法等。其中，手工自組裝法相對而言簡便、省時。這種方法是利用支撐體表面和MFI晶種表面的羥基，在手指用力按壓的條件下形成氫鍵，從而將MFI晶種以b軸優先取向的形式涂覆在支撐體上（Angewandte Chemie International Edition，2007, 46：3087-3090）。該方法還可以應用于制備其他類型的分子篩晶種層，如ETS-10和Si-BEA等。

手工自組裝法雖然簡便省時，但由于氫鍵的作用力較弱，在合成液中二次生長時會有部分發生斷裂，導致最終得到的MFI分子篩膜平整性和致密性較差，破壞了整體的b軸取向。因此，需要對晶種層進行適當的處理，以加強支撐體和晶種之間的作用，從而確保取向膜層平整致密。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熱處理晶種層的方法制備MFI型分子篩膜。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：采用熱處理晶種層的方法制備MFI型分子篩膜的工藝步驟如下：

步驟一、采用手工自組裝法在支撐體上涂覆b軸取向的MFI分子篩晶種層；

步驟二、將步驟一涂覆b軸MFI分子篩晶種層的支撐體置于烘箱中，于一定溫度下處理一定時間；

步驟三、配制二次生長的合成液：將四丙基氫氧化銨:四乙氧基硅烷:水按照0.2:1:2000的摩爾比配制，陳化后裝入合成釜中，再放入熱處理后的晶種層，合成液浸沒支撐體，合成釜密封后于150℃下合成4小時，洗滌烘干后在支撐體上獲得高度平整致密的b軸取向性MFI型分子篩膜。

作為優選，所述步驟一中的支撐體包括但不限于不銹鋼片、玻璃片、硅片和石英片。