致密的Y型沸石膜的合成与表征开题报告

1. 研究目的与意义

y型沸石为八面沸石的一种，其结构类似于金刚石晶体，主要由硅氧四面体和铝氧四面体构成骨架网，β笼占据金刚石结构中c原子的位置，相邻的β笼以双六元环通过氧桥连接而形成六角柱笼，β笼与六角柱笼相互包围产生超笼(fau笼)，其孔径大约为1 nm 。y型沸石具有比表面积大和热稳定性高的优点，并且有良好的离子交换性、吸附性和催化性，可用于环境中大气、水和土壤的污染治理、化工石油催化裂化、轻纺、材料等领域圈。

在y型沸石膜的合成领域前人已经有所发展，原位水热合成法是由沸石的制备方法演变而来，是开发最早、最成熟的沸石膜制备技术，其过程大致为:配制沸石膜合成液，载体与适量合成液同时加入到反应釜中，一定温度下保持一定时间后取出，焙烧膜管去除模板剂，得到沸石膜。这一方法中，由于载体表面理化性质的不连续性，它的性质对膜的质量影响较大，易导致膜层存在大量缺陷。虽然在一定程度上经过多次原位水热合成可以减少膜的缺陷，但是膜层的厚度会明显增加，导致膜的渗透速率显著降低，所以有必要对传统的制膜方法进行改进，来化解沸石膜的渗透速率与选择性这一对相互制约的矛盾。所以需要对传统制膜进行改善。

后发现使用3-氨丙基三乙氧基硅烷（aptes）通过共价键，沸石前体有效地附着并锚定在载体表面上，以促进沸石层的成核和生长。通过cptms的甲氧基与表面羟基之间的反应，3-氯丙基三甲氧基硅烷（cptms）可以很容易地附着在载体表面上，同时释放出hcl。最后建立了支撑表面和沸石层之间的“桥梁”，在这些相互连接的分子连接体的帮助下，拴系在沸石和基质上，将配位和取向的沸石单层自组装到玻璃上。在以前的工作中，cptms也被用于附着沸石晶种到基材为其二次生长到沸石层。在目前的工作中，我们通过使用cptms作为共价接头延伸，用于致密y型沸石膜的简便合成这种共价合成策略。

2. 研究内容和预期目标

研究内容

本实验采用硅烷辅助的反渗透法，在大孔管状α-al₂o₃载体上制备高致密性的nay型沸石膜，其具体研究内容如下：

1. 采用水热合成法制备y型沸石晶种，采用xrd及sem技术对其纯度和大小形貌进行表征观察不同合成条件对合成y型沸石晶种的影响，寻找与载体管相匹配的晶种颗粒的最优的合成条件

3. 研究的方法与步骤

研究方法

采用采用硅烷辅助的反渗透法在大孔a-a1₂0₃载体上合成液料摩尔配比为12.8sio₂：al₂o₃：na₂o：975h₂o的条件下，制备nay沸石膜。

表征方法

4. 参考文献

[1] hidetoshi kita, kazunobu fuchida,tatsuya horita, et al. ,preparation of faujasite membranes and their permeation properties, separation and purification technology ,2001, 25:261-268

[2] zhu g，li y，zhou h et al. microwave synthesis of high performance fau-type zeolite membranes: optimization, characterization and pervaporation dehydration of alcohols. journal of membrane science,2009,337:47-54.

[3] guohui yang, xiongfu zhang, shuqin liu, king lun yeung, jinqu wang, a novel method for the assembly of nano-zeolite crystals on porous stainless steel microchannel and then zeolite film growth, journal of physics and chemistry of solids, 2007, 68:26–31

5. 计划与进度安排

1.2022-3-04～2022-3-11查阅文献，了解论文的研究内容，确定合成原料、合成方法，筹备实验药品和装置，并完成外文翻译及开题报告；2.2022-3-12～2022-3-15清洗反应釜，打磨α-al₂o₃陶瓷管备用

3. 2022-3-16～2022-4-16 配制溶液，制作分子筛，形成结晶膜，进行膜的表征。

4. 2022-4-16～2022-5-18 进行其他方法的成膜实验，并与之前成膜做比较。