[發明專利]一種電泳沉積快速制備二維沸石分子篩膜的方法及其制備的二維沸石分子篩膜

有效

• 申請號: 202011547365.8
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112705056B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 魏嫣瑩;廖益秋
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D67/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明屬于納米分離膜的制備技術領域，公開了一種電泳沉積快速制備二維沸石分子篩膜的方法及其制備的二維沸石分子篩膜。具體包括：(1)將沸石納米片粉末分散在溶劑中，超聲輔助，獲得沸石納米片溶液；(2)將沸石納米片溶液進行電泳沉積，干燥，獲得二維沸石分子篩膜；所述電泳沉積條件為電壓1mV～1000V，電泳沉積時間為1s～100h。本發明方法簡單高效、節省時間、成本低。

技術領域

本發明屬于納米分離膜的制備技術領域，具體涉及一種電泳沉積快速制備二維沸石分子篩膜的方法及其制備的二維沸石分子篩膜。

背景技術

隨著能源危機和環境壓力日益緊迫，膜分離技術由于具有分離效率高、不需要相變、節約能耗、易于控制、能夠在高度集成的設備中連續運行的優勢，已廣泛應用于化工、食品、醫藥、生物、環境等領域，成為當今分離過程非常重要的手段之一。目前，膜分離技術一方面將改進、完善已有的膜過程，另一方面是不斷探索和開拓新的過程與材料，并不斷擴充原有的應用領域。

一直主導膜市場的聚合物膜無法同時具備高滲透性和高選擇性，因此發展新型膜材料的主要目標之一是超越所謂的“Robeson上界”。有明確分子尺寸的孔結構可以通過精確的分子篩機制實現高選擇性(效率)的目標，而提高膜滲透性的關鍵問題是將膜厚度減少到納米甚至亞納米尺度。從這個角度來看，二維分子篩材料或分子篩納米片具有獨特優勢。

沸石分子篩具有孔隙率高、孔徑明確、化學穩定性和熱穩定性好等優點，通過二維沸石納米片的堆疊構筑具有短傳質通道的二維分子篩膜，可以提高傳質效率和滲透通量。目前，二維沸石分子篩的合成方法主要分為溶劑熱法、表面活性劑模板合成和ADOR(組裝-拆卸-組織-重組)三種。電泳沉積法在制備薄膜方面具有沉積速率高、厚度可控、均勻性好、易得到面積較大的膜等優點，是一種高效、有廣泛應用前景的技術。溶劑熱法具有可逆性，生產效率受限制；ADOR法選擇性較強，但Michal課題組通過一定時間的高溫煅燒制備得到IPC-9和IPC-10的方法能耗較大。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提出一種電泳沉積快速制備二維沸石分子篩膜的方法及其制備的二維沸石分子篩膜。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種電泳沉積法快速制備二維沸石分子篩膜的方法，包括以下步驟：

(1)將沸石納米片粉末分散在溶劑中，超聲輔助，獲得沸石納米片溶液；

(2)將步驟(1)所述的沸石納米片溶液進行電泳沉積，干燥，獲得二維沸石分子篩膜；所述電泳沉積條件為電壓1mV～1000V，電泳沉積時間為1s～100h。

優選的，步驟(1)中所述沸石納米片粉末為MWW、MFI、IPC-9、IPC-10、ZSM-5、FER、AFO、CDO、HEU、NSI中的一種。

優選的，步驟(1)中所述溶劑為水、乙醇、甲苯、氫氧化膽堿、氯化膽堿、十六烷基三甲基氫氧化銨、N,N-二甲基甲酰胺等溶劑中的一種或多種。

優選的，步驟(1)所述沸石納米片粉末與溶劑的用量為1g沸石納米片粉末：(1～9000)mL溶劑；所述沸石納米片粉末為干燥產物。

優選的，步驟(1)中所述超聲時間為5s～100h。

優選的，步驟(1)中所述沸石納米片溶液濃度為0.1～1000mg/mL。

優選的，步驟(2)中所述電泳沉積時工作電極為無孔基底或多孔基底。

優選的，步驟(2)中所述干燥為真空干燥。

由上述方法制備得到的二維沸石分子篩膜。

與現有技術相比，本發明具有如下優點及有益效果：