沸石分子筛膜与多孔碳材料的合成及表征

论文摘要

本文致力于沸石分子筛膜材料以及多孔碳材料的合成与性质研究，主要内容包括：通过改变膜合成时的反应条件，对以不锈钢金属网为载体的分子筛膜的合成条件进行探索和讨论，并对合成的膜进行了分离测试;合成出片状的L型分子筛纳米晶，并用其进行了C轴取向的L分子筛的合成，讨论了合成机理;使用金属有机骨架材料（MOFs）为模板，合成出了多孔碳材料，对MOFs碳化的条件和温度进行了考察，并对制得的多孔碳材料进行了性质表征。分子筛膜的合成与分子筛合成一样，受到反应过程中各种因素的影响，如反应时间，原料组成，反应液中水的含量等。对合成的膜进行了单组分及混合组分的气体分离测试，讨论了温度及压力对分离结果的影响，还对膜进行了乙醇和水的渗透汽化分离实验，膜的透量有着良好的表现。取向膜是膜合成中的焦点问题，本文通过合成出合适的L分子筛纳米晶，进而合成出具有高度C取向的L型分子筛膜，并对膜进行了扫描电子显微镜和X-射线衍射等表征。金属有机骨架材料的碳化是合成多孔碳材料的新途径，以JUC-32-Y为模板进行了金属有机骨架材料的碳化研究，讨论了碳化温度对最终产物的影响，并对所得材料进行了傅立叶转换红外光谱测试（FIIR）以及氮气吸附研究。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 第一节 沸石分子筛的研究进展
• 1.1.1 沸石分子筛的结构
• 1.1.2 L 型分子筛简介
• 1.1.3 沸石分子筛的发展
• 1.1.4 沸石分子筛的应用
• 第二节 沸石分子筛膜的研究进展
• 1.2.1 沸石分子筛膜简介
• 1.2.2 沸石分子筛膜的合成方法
• 1.2.3 取向分子筛膜的合成
• 1.2.4 沸石分子筛膜的应用
• 第三节 金属有机骨架化合物及其碳化的研究进展
• 1.3.1 金属有机骨架化合物（MOFs）简介
• 1.3.2 多孔碳材料简介
• 1.3.3 金属有机骨架材料 JUC-32-Y 简介
• 第四节 本论文的选择目的、意义及主要研究结果
• 1.4.1 本论文选题的目的和意义
• 1.4.2 本课题的主要研究结果
• 第五节 本论文所采用的表征方法和测试手段
• 第二章 以不锈钢金属网为载体的 L 型分子筛膜的制备及其分离性质研究
• 第一节 引言
• 第二节 在不锈钢金属网上合成 L 型分子筛膜
• 2.2.1 实验部分
• 2.2.1.1 实验试剂
• 2.2.1.2 分子筛晶种的合成
• 2.2.1.3 不锈钢金属网的预处理
• 2.2.1.4 晶种膜的制备
• 2.2.1.5 分子筛膜的合成
• 2.2.2 结果讨论
• 2.2.2.1 L 型分子筛的结构与晶种的形貌
• 2.2.2.2 合成溶液中碱度对 L 型分子筛膜合成的影响
• 2.2.2.3 反应时间对 L 型分子筛膜合成的影响
• 2.2.2.4 反应溶液硅铝比对 L 型分子筛膜合成的影响
• 2.2.2.5 最佳条件下 L 型分子筛膜的合成
• 第三节 L 型分子筛膜的分离性质测试
• 2.3.1 气体分离测试
• 2.3.1.1 气体分离原理介绍
• 2.3.1.2 气体分离装置简介
• 2.3.1.3 实验部分
• 2.3.1.4 结果与讨论
• 2.3.2 乙醇/水的渗透汽化分离测试
• 第四节 本章小结
• 第三章 C 取向 L 型分子筛膜的合成
• 第一节 引言
• 第二节 本课题的选择目的及创新性
• 第三节 C 取向 L 型分子筛膜的合成
• 3.3.1 实验部分
• 3.3.1.1 实验试剂
• 3.3.1.2 L 分子筛纳米晶的制备
• 3.3.1.3 载体的预处理及晶种层的制备
• 3.3.1.4 分子筛膜的合成
• 3.3.2 结果讨论
• 3.3.2.1 L 纳米晶种的合成
• 3.3.2.2 晶种膜的制备
• 3.3.2.3 取向 L 分子筛膜的合成
• 第四节 C 取向 L 分子筛膜合成机理的探讨
• 第五节 本章小结
• 第四章 金属有机骨架材料为模板制备多孔碳及其性质研究
• 第一节 引言
• 第二节 实验部分
• 4.2.1 试剂、仪器及测试条件
• 4.2.2 JUC-32-Y 合成及后处理
• 4.2.3 向金属有机骨架材料 JUC-32-Y 中引入碳源
• 4.2.4 高温碳化碳源
• 4.2.5 去除模板
• 4.2.6 多孔碳的吸附测试
• 第三节 结果与讨论
• 4.3.1 粉末 X-射线衍射测试
• 4.3.2 纳米孔碳的扫描电镜分析
• 4.3.3 纳米孔碳 FTIR 分析
• 4.3.4 纳米孔碳的氮气吸附-脱附分析
• 第四节 本章小结
• 参考文献
• 作者在学期间所取得的科研成果
• 中文摘要
• Abstract