不同载体上MFI型沸石分子筛膜的合成

论文摘要

沸石分子筛膜是近10年来发展起来的一种新型无机膜,具有孔径小而均一、硅铝比可调节、骨架中的硅或铝原子可被其他杂原子取代等特性,可用于吸附分离、化学传感器以及催化反应中。在沸石膜的合成过程中,载体表面的性质会强烈地影响沸石膜的生长,表现出沸石膜对载体的敏感性。为此,载体表面性质与沸石膜之间的关系是人们在沸石膜合成研究中的一个热点,也是沸石膜广泛应用的一个重要前提。本论文主要在以下几个方面进行了研究:1.采用原位水热法,分别以TEOS与硅溶胶为硅源,在玻璃片和石英晶片表面上合成了Silicalite-1沸石膜。考察了不同硅源和不同载体对Silicalite-1沸石膜合成的影响。实验结果表明,在相同的合成配比下,以玻璃片为载体时:TEOS较硅溶胶更易于得到完全b轴定向的Silicalite-1沸石膜。以石英晶片为载体时:硅溶胶较TEOS更易于合成出Silicalite-1沸石膜,但不是完全b轴定向。2.利用石英振子的压电效应,设计并搭建了QCM传感器。考察经过沸石膜修饰后,石英振子起阵频率与沸石膜厚度的关系以及焙烧过程对石英振子的影响。实验结果表明,最佳的起振条件是:Silicalite-1沸石膜,膜厚度为2μm,起振频率为5.45MHz。在沸石膜的焙烧的过程中,石英振子出现了金电极的脱落现象,影响了导电性能。为此,我们提出了一套先生长沸石膜后溅射电极的解决方案,为后续工作打下了基础。3.以TPABr为模板剂,合成出了粒度均匀的大尺寸H-ZSM-5,并在其表面水热合成了Silicalite-1沸石膜。考察了合成条件和合成液配比分别对大尺寸H-ZSM-5合成以及其表面Silicalite-1沸石膜合成能够的影响。实验表明:大尺寸H-ZSM-5的最佳合成酉己比为SiO2:Al2O3:TPABr:NH4:H2O=100:1:25.3:185:2400,晶化温度为170℃,晶化时间为7天。Silicalite-1沸石膜的最佳合成配比为SiO2:TPAOH:H2O=1:0.34:111,晶化温度为180℃,晶化时间为5h。使用Ti试剂对大尺寸H-ZSM-5表面进行处理可以大幅提高Silicalite-1在H-ZSM-5表面的覆盖度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 沸石分子筛膜的概述
• 1.2 沸石分子筛膜的合成
• 1.2.1 原位水热合成法
• 1.2.2 二次生长法
• 1.2.3 汽相合成法
• 1.2.4 微波合成法
• 1.2.5 脉冲激光沉积法
• 1.2.6 溅射法
• 1.3 沸石分子筛膜的表征
• 1.3.1 X射线衍射仪
• 1.3.2 扫描/投射电子显微镜（SEM/TEM）
• 1.3.3 其他手段
• 1.4 合成条件对MFI型沸石膜的影响
• 1.4.1 支撑体的影响
• 1.4.2 水热合成条件的影响
• 1.4.3 晶种的影响
• 1.4.4 合成液的影响
• 1.4.5 焙烧过程对的影响
• 1.5 沸石分子筛膜的应用
• 1.5.1 在分离方面的应用
• 1.5.2 沸石分子筛膜在光学方面的应用
• 1.5.3 在催化方面的应用:
• 1.5.4 沸石分子筛膜在电极上的应用
• 1.5.5 沸石分子筛膜在传感器方面的应用
• 1.6 论文的主要研究内容
• 2 实验过程
• 2.1 实验药品及仪器
• 2.2 载体的合成与处理
• 2.2.1 固定载体的处理
• 2.2.2 大尺寸H-ZSM-5的合成
• 2.3 MFI型沸石分子筛膜的合成
• 2.3.1 固定载体表面上Silicalite-1沸石分子筛膜的合成
• 2.3.2 大尺寸H-ZSM-5表面上MFI沸石分子筛膜的合成
• 2.4 MFI型沸石分子筛膜的表征
• 2.4.1 固定载体上Silicalite-1沸石膜的表征
• 2.4.2 大尺寸H-ZSM-5表面上MFI沸石分子筛膜的表征
• 2.5 Silicalite-1沸石分子筛膜在QCM中的初步应用
• 2.5.1 QCM检测体系的设计与搭建
• 2.5.2 QCM起振频率的考察
• 2.5.3 焙烧过程对石英振子影响的考察
• 3 支撑载体表面上原位水热合成Silicalite-1沸石分子筛膜
• 3.1 Silicalite-1沸石分子筛膜的合成
• 3.2 以玻璃为载体,硅源对Silicalite-1沸石分子筛膜合成的影响
• 3.3 以石英振子为载体时,Silicalite-1沸石分子筛膜的合成情况
• 4 基于Silicalite-1沸石分子筛膜的QCM搭建与初步应用
• 4.1 QCM传感器的设计与搭建
• 4.2 QCM传感器的起振条件的考察
• 4.2.1 Silicalite-1沸石分子筛膜厚度对起振频率的影响
• 4.2.2 Silicalite-1沸石分子筛膜焙烧过程对起振的影响
• 4.4 本章小结
• 5 以大尺寸H-ZSM-5为载体的MFI型沸石膜的合成
• 5.1 大尺寸H-ZSM-5的合成
• 5.1.1 合成条件对合成结果的影响
• 5.1.2 初始溶液配比对合成结果的影响
• 5.2 大尺寸H-ZSM-5表面MFI型沸石分子筛膜的合成
• 5.2.1 合成条件对沸石膜生长的影响
• 5.2.2 合成液配比对Silicalite-1沸石膜合成的影响
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢