[发明专利]一种有序组装分子筛晶粒层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及分子筛技术领域，尤其是涉及一种有序组装分子筛晶粒层的方法。 

背景技术

分子筛膜是目前研究最为广泛、活跃的一类无机膜。由于其具有较高的热稳定性、抗酸性以及优良的催化性能，受到了工业催化、石油化工等领域科研工作者的高度重视。 

目前，制备分子筛膜的主要有水热合成法、蒸汽相转化法、微波法等。其中，二次生长法是目前公认的合成分子筛膜的最有效方法之一。用此方法合成具有一定取向的分子筛膜，关键是实现分子筛晶粒在载体表面均匀、致密且高度取向的有序排列，即获得高度致密且取向排列的分子筛晶粒层(也称作分子筛晶种层)。高密度的晶种层会减少二次生长过程中膜缺陷的产生，高度取向性的晶种层在一定程度上决定了分子筛膜的高度取向性。因此，获得连续致密且高度有序排列的晶种层，是使用二次生长法合成高质量分子筛膜的前提。 

制备晶种层的常用办法有静电吸附晶种法、旋涂法、原位法水热法、有机键合法等。LB(Langmuir-Blodgett)法是一种单分子层组装技术，其具体操作过程是：首先将含有疏水基团的单分子溶液滴加在水相上，使其充分分散铺展开来，然后通过膜杖的挤压逐渐减小单个分子在整个水槽的占有面积，使分子间隙逐渐减小直至不能移动，形成致密排列的单分子层，再通过提拉 (水平提拉或垂直提拉)的方式将单分子层转移到支撑体表面，制得单分子膜。LB法具有膜厚可准确控制，制膜过程不需很高的条件，简单易操作，膜中分子排列高度有序等特点，可实现在分子水平上的组装。 

2007年，Wang Zheng等(Chem.Mater.19(2007)5806-5808)虽然采用LB技术对通过甲醇改性的100nm类球形silicalite-1分子筛晶种进行了组装，制得了均匀排列的单层silicalite-1分子筛晶种层，但该晶种层无取向性。 

专利CN200810012646.6中公开了了一条分子筛单层颗粒组装方法。此方法预先在支撑载体表面涂敷一层均匀的铺展液，然后将分散于分散剂(如：仲丁醇)中的分子筛颗粒，用微量注射器缓慢滴加到铺展液上，经干燥后在支撑载体表层得到了高度取向沸石分子筛单层薄膜。该方法需在一定温度和湿度条件下操作，实验条件较为苛刻，限制了该方法的应用。 

目前尚未见有关使用LB技术对具有规则形貌的分子筛晶粒(如具有苯环或类苯环状分子筛晶粒，以及方形分子筛晶粒)进行高度有序组装的文献和专利报道。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有制备分子筛晶粒层技术出现的结果重复性差，操作条件要求苛刻，以及晶粒层取向性差等问题，提供一种有序组装高密度且高度取向分子筛晶粒层的方法，使用本方法操作简单高效，重复性高。 

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种有序组装分子筛晶粒层的方法，包括以下步骤： 

S1、将醇改性的分子筛晶粒悬浊液，用微量注射器缓慢滴加到LB拉膜机的水面上； 

S2、待分子筛晶粒在水面上充分铺展后，以2-15mm／min的速度压缩划杖，观测表面压力-表面积曲线，确定分子筛晶粒的成膜压力； 

S3、将载体深入水层以下，在设定的成膜压力下，以2-10mm／min的提拉速度均匀向上提拉载体，利用分子筛晶粒与载体的吸附力，在载体表面获得高度致密且取向排列的单层分子筛晶粒层。 

S4、多次重复以上操作步骤，便可获得多层分子筛晶粒层。 

优选的，所述分子筛晶粒悬浊液的含量为0.1-2wt％。 

优选的，所述分子筛晶粒改性剂为仲丁醇； 

优选的，所述改性的分子筛晶粒铺展在水面上； 

优选的，所述载体为致密的玻璃、不锈钢、单晶硅、石墨和多孔的三氧化二铝； 

优选的，步骤S1中采用的仪器为LB拉膜机，工具为微量注射器。 

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：本发明采用利用LB技术对分子筛晶粒进行有序组装的方法，该法操作简单高效，制备过程可控，条件温和，重复性高，适用晶粒尺寸分布较宽的多种类型分子筛，且适用于表面粗糙度不同的致密以及多孔支撑载体。使用本方法获得的有序排列分子筛晶粒层，可作为晶种层，用以合成致密的分子筛膜。 

附图说明

图1为本发明利用LB法制备分子筛晶粒层的流程示意图； 

图2为本发明实施例1中，在不锈钢载体上制备的b-轴取向的单层MFI 型分子筛晶粒层的扫描电镜图； 

图3为本发明实施例1中，在不锈钢载体上制备的b-轴取向的单层MFI型分子筛晶粒层的X-射线衍射图；