分子筛膜的合成与进展

1、分子筛膜的合成与进展分子筛膜的合成与进展专业：分析化学导师：马波姓名：晋伟娟分子筛膜的合成与进展 介绍分子筛膜的合成方法，如水热合成法、二次生长法、连续流合成法、微波辅助合成法、杂原子掺杂法、混合基质法等，并对分子筛膜的发展方向进行了展望，认为加强分子筛膜的成膜机理和改性研究，并深入开发分子筛膜在催化及分离中的应用，制备出具有工业应用价值的分子筛膜。 分子筛膜是一种高效、节能、环保的新型材料，具有可调控的微孔结构、可调变的催化活性、耐高温、抗化学和生物腐蚀等优点，被广泛应用于膜分离、膜反应器、化学传感器、电绝缘体等领域。迄今为止，合成的分子筛膜都具有良好的分离性能，但由于渗透性太低而不能实际应

2、用，因此制备具有高的渗透性能和分离选择性的分子筛膜是目前研究的热点。1、合成 为了得到好的分离性能，分子筛膜应采用粒径较小、纯度较高、分布较均匀的分子筛晶体。分子筛膜的形成包括2个关键性阶段：载体表面的晶核生长现象、连续分子筛膜的形成。分子筛膜的制备方法包括水热合成法、二次生长法、连续流合成法和微波辅助合成法等。1.1水热合成法 水热合成是近年来制备分子筛膜最常用的方法，这种方法可以减少成膜过程中缺陷的生成。原料按照一定的硅铝比配制成反应混合物，将多孔支撑体浸入到成膜液，在反应釜中通过直接晶化法在支撑体表面成膜。水热合成方法操作简单，但合成膜的性能取决于支撑体表面的性能。1.2 二次生长法 二

3、次合成法，又称晶种法，是合成高性能分子筛膜的有效方法，可以更好地控制膜的微观结构（如厚度、取向等）， 具有较高的可重复性。这种方法先采用物理方法（如静电作用、超声波法、电泳沉积法、机械摩擦等）在载体表面附着一层晶种，再把载体浸渍于成膜液中，水热合成得到性能优良的无机复合膜。1.3 连续流合成法 在制备分子筛膜时，膜分离层很难在管状支撑体内部生长。采用连续流合成方法，反应物就能连续不断的提供给载体内表面，从而使反应液更容易在载体内部成膜。它的优点是：节能，可以消除重复加热和冷却结晶消耗的高能量；与间歇生产相比，设备简单、成本较低；生产条件易控制，可以得到更均质的膜材料。1.4 微波辅助合成法 与

4、传统的水热合成法相比，微波合成具有反应时间短、合成范围广、沸石粒径小、粒度分布窄和纯度高等优点。传统加热是通过对流、传导和辐射将热能传递到材料表面，而微波加热可以通过电磁场直接对材料进行加热，具有更高的热传递效率。微波技术和其他方法的联用可以创造出一些新颖的合成方法， 如微波辅助水热合成法、微波辅助二次生长法等，已经用于分子筛膜的制备。1.5 杂原子掺杂法 由于杂原子（如Al、Sn、B 等）能改变分子筛催化性能、孔道吸附性以及分子筛的活性和选择性，因而杂原子分子筛膜的研究越来越受到研究者的重视。1.6 混合基质法 混合基质膜是将沸石分子筛颗粒嵌入聚合物基质中，利用沸石分子筛的“尺寸效应”、“界面效应”以及“隧道效应”增加炭分子筛膜的孔隙率，从而提高气体分离膜的渗透性。2、展望 由于分子筛膜具有良好的稳定性和分离性能，成为膜科学技术领域研究的热点之一。目前对分子筛膜的研究仍处于初级阶段，需要扩大研究领域，以提高膜的性能、增加合成重复性，从而扩大生产。 今后分子筛膜的发展方向为：1) 研究分子筛膜的成膜机理，以改进原有的合成方法和开发新的合成方法； 2) 对分子筛膜进行改性研究