【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及亚微米级分子筛膜制备领域，具体涉及一种具有高h2分离性能的超薄致密分子筛膜的制备方法，属于分子筛膜分离。
技术介绍
1、能够在分子水平上识别微小尺寸/形状差异的分子筛膜已在醇/水分离领域实现了工业化，而其他高要求的应用如氢气分离仍在探索中。为了进一步扩展沸石膜在气体分离领域的应用，一个关键的问题是实现沸石膜气体渗透性和选择性之间的权衡。功能膜层厚度的减小可以有效降低扩散阻力，而膜的致密性保证了高选择性，因此，具有高致密性的超薄分子筛膜有助于实现高效的气体分离，但目前这种膜的制备仍然是一个巨大的挑战。
2、尽管为了获得超薄的mfi分子筛膜，研究者们开发了无凝胶二次生长法，结合二维纳米片技术，可以将mfi分子筛膜的厚度减薄至几十纳米，并且具有较高的二甲苯或正异丁烷分离性能，然而大孔径的mfi沸石膜在h2的分离提纯中无法有效分离h2。小孔径八元环沸石如lta、sod是最有希望实现高h2分离的沸石类型。然而，由于存在较高的al含量，较强的电负性会导致沸石膜在生长过程中难免造成晶间缺陷和界面缺陷，进一步导致气体主要通过knudsen扩散通过分子筛膜。因此，通常需要较厚的分子筛膜(大于3μm)以弥补选择性的缺失，这难免会造成低的渗透性。减少分子筛膜的厚度可以克服渗透低的难题。例如邹等人通过对si/al比值较高的fau沸石膜转化合成了连续的lta沸石薄膜。目前，制备超薄致密的纯相lta膜以获得高分离性能仍是一个挑战。
3、通常，沸石种子和晶体的大小和形态会影响所得沸石膜的微观结构和密度。利用纳米种子制备沸
4、为了获得超薄致密的分子筛膜，本专利技术选择高活性纳米晶来制备晶种层，选择富含前驱体的高活性凝胶作为二次生长液，通过对晶体的自限制生长得到了亚微米级的分子筛膜，这是纳米分子筛晶种与高活性凝胶协同作用的结果：纳米分子筛晶种具有高诱导活性，有利于高活性凝胶附着在晶种层表面，促进晶种的外延生长，同时，高活性凝胶中存在大量前驱体颗粒，这两种颗粒沿着各自的路径互生生长，通过对凝胶的老化处理调控了晶粒的尺寸和形状，最终得到具有优异的h2分离提纯性能的超薄-致密的分子筛膜。
技术实现思路
1、为克服现在膜制备技术缺陷以及分离选择性和渗透性间的制约效应(trade-off效应)，本专利技术提供了一种具有高h2分离性能的超薄致密分子筛膜的制备方法。利用高活性纳米分子筛晶种与高活性凝胶的协同作用，通过对晶体的自限式生长得到具有小晶粒交互而成的亚微米级的分子筛膜，并通过对凝胶的老化处理优化晶体的尺寸及形貌，进一步减少分子筛膜中的缺陷。最终，超薄分子筛膜为h2的分离提出提供了高渗透量，而经过对合成凝胶的优化后制备的致密膜层保证了h2的分离选择性。该方法制备步骤简单，可重复性强，具有良好的应用前景。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种具有高h2分离性能的超薄致密分子筛膜的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)纳米晶种层的制备：取0.05g纳米分子筛分散在10g去离子水中，超声分散1h得到纳米分子筛晶种分散液，随后在室温下静置12h后取上清液得到均匀分散的纳米分子筛晶种水溶液。将洁净的al2o3基底(正面朝上)水平浸入该分子筛水溶液中，静置10s后水平拉出，置于100℃烘箱中干燥30min，将此步骤重复3次。
5、(2)二次生长液的制备：根据分子筛生长凝胶配比分别制备si源、al源合成液，将两种溶液混合均匀后，经过一段时间老化处理，得到富含高浓度前驱体的生长凝胶。将上述浸涂好晶种层的基底水平置于水热釜底部，加入制备好的生长凝胶，在烘箱中晶化一段时间。
6、优选的，上述分子筛合成种类为lta、sod、fau、emt、mfi中的一种。
7、优选的，上述合成液老化处理时间为0h，6h，12h，24h中的一种。
8、优选的，上述分子筛膜生长凝胶晶化时间为1h，3h，6h，9h，12h中的一种。
9、本专利技术所述的超薄致密的lta分子筛膜应用于h2/co2，h2/ch4中的h2分离提纯。
10、本专利技术的优点在于：与目前研究的超薄致密的分子筛膜相比，具有以下提出的优点：
11、1.这是利用传统的水热生长法得到的亚微米级分子筛膜，利用的是纳米分子筛晶种与高活性凝胶的协同作用，水热生长法普遍适应于各类型分子筛膜，这为超薄分子筛膜的制备提供了新思路。
12、2.区别于传统水热生长过程中利用清液作为生长液的方式，本专利技术利用富含高浓度前驱体的凝胶作为二次生长液，在一定程度上节约了水资源的利用。
13、3.利用本专利技术制备的超薄lta分子筛膜减少了气体分子的扩散阻力，在h2/co2，h2/ch4中h2分离提纯中具有较高的气体渗透量。另外，由于膜层中交互生长的晶体粒径较小，这会有效地减少膜中不可见的晶间缺陷，最终导致超薄的lta膜在拥有超高渗透量的同时，在h2/co2，h2/ch4中h2分离提纯具有较高的h2选择性。
14、本专利技术提供的超薄致密分子筛膜可广泛用于环境、化工、医药等各个领域。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种具有高H2分离性能的超薄致密分子筛膜的制备方法，其步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种具有高H2分离性能的超薄致密分子筛膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述分子筛纳米晶为纳米分子筛；分子筛晶粒尺寸为50～150nm。
3.根据权利要求1所述的一种具有高H2分离性能的超薄致密分子筛膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述均匀的纳米分子筛分散液中晶体平均粒径为100nm。
4.根据权利要求1所述的一种具有高H2分离性能的超薄致密分子筛膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述Al2O3基底为平板状多孔陶瓷基底。
5.根据权利要求1所述的一种具有高H2分离性能的超薄致密分子筛膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的二次生长合成液的老化时间为0h，6h，12h，24h中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种具有高H2分离性能的超薄致密分子筛膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的二次生长晶化时间为1h，3h，6h，9h，12h中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种具有高H2分离性能的超薄致密分
8.根据权利要求1所述的一种具有高H2分离性能的超薄致密分子筛膜的制备方法，其特征在于所述的超薄致密的分子筛膜为LTA、SOD、FAU、EMT、MFI中的一种。
9.与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
...【技术特征摘要】
1.一种具有高h2分离性能的超薄致密分子筛膜的制备方法，其步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种具有高h2分离性能的超薄致密分子筛膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述分子筛纳米晶为纳米分子筛；分子筛晶粒尺寸为50～150nm。
3.根据权利要求1所述的一种具有高h2分离性能的超薄致密分子筛膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述均匀的纳米分子筛分散液中晶体平均粒径为100nm。
4.根据权利要求1所述的一种具有高h2分离性能的超薄致密分子筛膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述al2o3基底为平板状多孔陶瓷基底。
5.根据权利要求1所述的一种具有高h2分离性能的超薄致密分子筛膜的...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭海玲，于鹏瑶，王纯正，柴永明，刘晨光，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。