[发明专利]一种丝光沸石膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种丝光沸石膜及其制备方法，该丝光沸石膜的载体为大孔分布均匀且大孔三维贯通的氧化铝，氧化铝的大孔孔径为100‑1000nm，孔隙率为60%‑90%。丝光沸石膜由具有二维片状形态的丝光沸石构成，丝光沸石的长维度方向的尺寸为20‑700nm，短维度方向的尺寸为10‑60nm，丝光沸石以长维度方向垂直与氧化铝大孔内表面生长；所述的丝光沸石膜的厚度为20‑1000nm，优选为20‑700nm。本发明的丝光沸石膜可用于H₂、N₂、O₂等气体分离以及醇水、低碳烃类脱水等分离净化领域。

技术领域

本发明属于化工催化材料技术领域，涉及一种具有贯通结构的丝光沸石膜及其制备方法。

背景技术

分子筛膜具有优良的热稳定性、化学稳定性以及较好的机械强度，分离性能大大优于有机膜，因而广泛应用于分离领域。丝光沸石膜属于无机膜中的一种，在平行于c轴和a轴方向上分别有 0.67nm*0. 70nm 的大孔道和0. 26nm*0. 56nm 的小孔道。

催化学报，2002, 23(2) : 145-149用水热合成法在氧化铝载体上合成出的丝光沸石膜，所用α-氧化铝大孔陶瓷管孔径为1μm，陶瓷管的管道为一维结构，不具有三维贯通性，得到的沸石膜中的丝光沸石的粒径较大，达到4-5μm，丝光沸石的形态为长块状。

CN201110077262. 4提供了一种丝光沸石膜的制备方法，以丝光沸石作为晶种，在多孔载体管表面直接引入超薄均匀晶种层，并在氟离子条件下水热晶化合成出丝光沸石膜。所述多孔载体管的材质为α-氧化铝管、莫来石管或不锈钢管，管的平均孔径为1-5μm，载体管道为一维结构不具有三维贯通性。丝光沸石采用大小两种尺寸的晶种，最终形成的膜中，丝光沸石的粒径仍然大于1μm，其形态为长块状。

CN01132198.9采用陶瓷、玻璃及不锈钢为载体制备了丝光沸石膜，所得沸石膜厚度为30-40μm，丝光沸石晶粒尺寸为20-30μm，沸石形态为长块状。

上述几种丝光沸石膜的制备方法中，都存在载体孔径过大、大孔不具有三维贯通性，以及丝光沸石晶粒形态为长块状、晶粒过大或膜层较厚等问题，在某些领域不利于丝光沸石膜的性能的发挥。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种丝光沸石膜及其制备方法。丝光沸石膜具有三维大孔贯通结构，膜层连续且厚度不大于1μm，构成膜层的沸石为小晶粒二维片状丝光沸石，有利于物料传质。本发明的丝光沸石膜可用于H₂、N₂、O₂等气体分离以及醇水、低碳烃类脱水等分离净化领域。

本发明的丝光沸石膜，该丝光沸石膜的载体为氧化铝，氧化铝大孔分布均匀且大孔三维贯通，氧化铝的大孔孔径为100-1000nm，孔隙率为60%-90%；丝光沸石膜由具有二维片状形态的丝光沸石构成，丝光沸石的长维度方向的尺寸为20-700nm，优选为100~500nm，短维度方向的尺寸为10-60nm，丝光沸石以长维度方向垂直与氧化铝大孔内表面生长；所述的丝光沸石膜的厚度为20-1000nm，优选为20-700nm，更优选为100~500nm。

本发明的丝光沸石膜的制备方法，包括如下内容：

（一）三维贯通大孔氧化铝的制备

（1）把无机铝源、聚乙二醇、低碳醇和/或水混合均匀，然后加入吡啶混合均匀，形成凝胶；其中聚乙二醇的粘均分子量为2000-8000；

（2）步骤（1）得到的凝胶产物经缓慢加压至2-15MPa，在温度为10-80℃下老化1-72小时，优选缓慢加压至2-8MPa，老化温度25-60℃，老化时间为5-24小时；

（3）经步骤（2）老化后，缓慢卸压至常压，然后用低碳醇或低碳醇与水的混合液浸泡老化后的混合物一定时间；