气体分离膜的制造方法及气体分离膜技术

本发明专利技术提供一种气体分离膜的制造方法，其具有：将由MFI沸石构成的沸石微晶体及氧化石墨烯与纯水混合而成的分散液静置，采用所述氧化石墨烯被覆所述沸石微晶体的周围的工序；将静置后的所述分散液干燥并进行粉末化的工序；对所述粉末进行通过加热而实施的所述氧化石墨烯的还原处理的工序；以及将所述还原处理后的粉末加压成型而形成为膜状的工序。的粉末加压成型而形成为膜状的工序。的粉末加压成型而形成为膜状的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体分离膜的制造方法及气体分离膜


[0001]本专利技术涉及气体分离膜的制造方法及气体分离膜。

技术介绍

[0002]作为使用沸石微晶的沸石膜的制造方法，在专利文献1中，记载了采用以二氧化硅及氧化铝为起始材料的水热合成法或气相法在氧化铝等多孔质的支持体上析出沸石膜的方法。另外，在专利文献2中，记载了以沸石微晶作为种晶在支持体上形成沸石膜的方法。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2003
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210950号公报
[0006]专利文献2：日本特开2016
‑
174996号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的课题
[0008]本公开是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种气体分离性能提高的气体分离膜的制造方法及气体分离膜。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]为了达成上述目的，本公开的一个方式的气体分离膜的制造方法具有：将由MFI沸石构成的沸石微晶体及氧化石墨烯与纯水混合而成的分散液静置，采用前述氧化石墨烯被覆前述沸石微晶体的周围的工序；将静置后的前述分散液干燥并进行粉末化的工序；对前述粉末进行通过加热而实施的前述氧化石墨烯的还原处理的工序；以及将前述还原处理后的粉末加压成型而形成为膜状的工序。
[0011]根据上述气体分离膜的制造方法，将含有沸石微晶体和氧化石墨烯的分散液静置，在采用氧化石墨烯被覆沸石微晶体的周围后进行粉末化，并通过还原处理对氧化石墨烯进行还原。然后，通过将还原处理后的粉末加压成型而形成为膜状，可得到气体分离膜。采用这样的方法来制造气体分离膜，可得到相邻的沸石微晶体之间被石墨烯适当地埋填的气体分离膜，因此可提高气体分离性能。
[0012]在此，可采用如下方式：在进行前述氧化石墨烯的还原处理的工序之后且在形成为前述膜状之前，还具有：以比前述还原处理中的加热温度高的温度进行加热处理，在还原后的石墨烯形成纳米窗口(nanowindow)的工序。
[0013]在形成为膜状的工序之前，通过具有在石墨烯形成纳米窗口的工序，在被覆沸石微晶体的周围的石墨烯设置纳米窗口。由此，特别是提高基于分子径的气体选择性，因此能够进一步提高分离性能。
[0014]可采用如下方式：将前述分散液在采用pH调节剂调节为pH3.6
‑
11.0的范围的状态下静置。如上所述，通过利用pH调节剂来调节分散液的pH，能够增加氧化石墨烯对沸石微晶体周围的被覆量。
[0015]可采用如下方式：前述pH调节剂为氯化铵，采用前述pH调节剂将前述分散液的pH调节为3.6
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4.0的范围。
[0016]一种片状的气体分离膜，其为由MFI沸石构成的多个沸石微晶体的表面被石墨烯被覆，并且前述沸石微晶体彼此经由前述石墨烯结合的片状的气体分离膜，通过将前述表面被前述石墨烯被覆的前述沸石微晶体加压成型，相邻的前述沸石微晶体之间被前述石墨烯埋填。
[0017]在上述气体分离膜中，被石墨烯被覆的沸石微晶体由于加压成型而成为相邻的前述沸石微晶体之间被石墨烯埋填的膜。在前述气体分离膜中，由于相邻的沸石微晶体之间被石墨烯适当地埋填，因此能够提高气体分离性能。
[0018]可采用如下方式：前述石墨烯具有纳米窗口。通过在石墨烯形成有纳米窗口，特别是能够提高基于分子径的气体的选择性，因此能够进一步提高分离性能。
[0019]另外，本公开的其他方式的气体分离膜的制造方法具有：将由羟基磷灰石构成的磷灰石微晶体及氧化石墨烯与纯水混合而成的分散液静置，采用前述氧化石墨烯被覆前述磷灰石微晶体的周围的工序；将静置后的前述分散液干燥并进行粉末化的工序；对前述粉末进行采用加热而施行的前述氧化石墨烯的还原处理的工序；以及将前述还原处理后的粉末加压成型而形成为膜状的工序。
[0020]根据上述气体分离膜的制造方法，将含有磷灰石微晶体及氧化石墨烯的分散液静置，在采用氧化石墨烯被覆磷灰石微晶体的周围后进行粉末化，并采用还原处理来还原氧化石墨烯。然后，通过将还原处理后的粉末加压成型而形成为膜状，得到气体分离膜。通过采用这样的方法来制造气体分离膜，可得到相邻的磷灰石微晶体之间被石墨烯适当地埋填的气体分离膜，因此能够提高气体分离性能。
[0021]在此，可采用如下方式：在前述进行氧化石墨烯的还原处理的工序之后且在前述形成为膜状的工序之前，还具有：以比前述还原处理中的加热温度高的温度进行加热处理，在还原后的石墨烯形成纳米窗口的工序。
[0022]在形成为膜状的工序之前，具有在石墨烯形成纳米窗口的工序，因此可在被覆磷灰石微晶体的周围的石墨烯设置纳米窗口。由此，特别是能够提高基于分子径的气体的选择性，因此能够进一步提高分离性能。
[0023]可采用如下方式：将前述分散液在采用pH调节剂调节为pH3.6
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11.0的范围的状态下静置。如上所述，通过采用pH调节剂来调节分散液的pH，能够增加氧化石墨烯对磷灰石微晶体的周围的被覆量。
[0024]可采用如下方式：前述pH调节剂为氯化铵，采用前述pH调节剂将前述分散液的pH调节为6.0
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9.3的范围。
[0025]一种片状的气体分离膜，其为由羟基磷灰石构成的多个磷灰石微晶体的表面被石墨烯被覆、并且前述磷灰石微晶体彼此经由前述石墨烯结合的片状的气体分离膜，通过将前述表面被前述石墨烯被覆的前述磷灰石微晶体加压成型，相邻的前述磷灰石微晶体之间被前述石墨烯埋填。
[0026]在上述气体分离膜中，被石墨烯被覆的磷灰石微晶体由于加压成型而成为相邻的前述磷灰石微晶体之间被石墨烯埋填的膜。在上述气体分离膜中，由于相邻的磷灰石微晶体之间被石墨烯适当地埋填，因此能够提高气体分离性能。
[0027]可采用如下方式：前述石墨烯具有纳米窗口。通过在石墨烯形成纳米窗口，特别是能够提高基于分子径的气体的选择性，因此能够进一步提高分离性能。
[0028]专利技术效果
[0029]根据本公开，可提供一种气体分离性能提高的气体分离膜的制造方法及气体分离膜。
附图说明
[0030]图1为示意性地说明本公开的一个方式的气体分离膜的结构的图。
[0031]图2为说明本公开的一个方式的气体分离膜的制造方法的图。
[0032]图3为示出气体分离膜(沸石分离膜)的制造方法中pH与石墨烯的被覆量的关系的图。
[0033]图4为气体分离膜(沸石分离膜)的SEM图像。
[0034]图5(a)及图5(b)为显示气体分离膜(沸石分离膜)的氮吸附等温线的图。
[0035]图6为示出气体分离膜(沸石分离膜)的实施例及比较例的粉末试样的TG曲线的图。
[0036]图7为说明评价气体分离性能时所使用的装置的图。
[0037]图8为说明透过性的测定结果的图。
[0038]图9为示出气体分离性能的评价结果的图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.气体分离膜的制造方法，其具有：将由MFI沸石构成的沸石微晶体及氧化石墨烯与纯水混合而成的分散液静置，采用所述氧化石墨烯被覆所述沸石微晶体的周围的工序；将静置后的所述分散液干燥并进行粉末化的工序；对所述粉末进行通过加热而实施的所述氧化石墨烯的还原处理的工序；以及将所述还原处理后的粉末加压成型而形成为膜状的工序。2.如权利要求1所述的气体分离膜的制造方法，其中，在所述进行氧化石墨烯的还原处理的工序之后且在所述形成为膜状的工序之前，还具有：以比所述还原处理中的加热温度高的温度进行加热处理，在还原后的石墨烯形成纳米窗口的工序。3.如权利要求1或2所述的气体分离膜的制造方法，其中，将所述分散液在采用pH调节剂调节为pH3.6
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11.0的范围的状态下静置。4.如权利要求3所述的气体分离膜的制造方法，其中，所述pH调节剂为氯化铵，采用所述pH调节剂将所述分散液的pH调节为3.6
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4.0的范围。5.气体分离膜，其为由MFI沸石构成的多个沸石微晶体的表面被石墨烯被覆、并且所述沸石微晶体彼此经由所述石墨烯结合的片状的气体分离膜，其中，将所述表面被所述石墨烯被覆的所述沸石微晶体加压成型，由此相邻的所述沸石微晶体之间被所述石墨烯埋填。6.如权利要求5所述的气体分离膜，其中，所述石墨烯具有纳米窗口。7.气体分离膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高城寿雄，清水恭，村田克之，金子克美，库克巴拉多分，
申请(专利权)人：国立大学法人信州大学，
类型：发明
国别省市：