[发明专利]一种高长径比中空分子筛纤维及其制备方法

摘要

一种高长径比中空分子筛纤维及其制备方法，属于多级孔分子筛制备技术领域。所述中空分子筛纤维的长径比在71～10000001的范围内可调，纤维外径在300～1000nm范围内可调，纤维内径在250～750nm范围内可调，管壁厚在50～90nm范围内可调。电纺纤维前驱体的成分方便调节，可以为纯硅氧化物、硅铝氧化物、硅钛氧化物等纤维前驱体，便于获得多种类的分子筛纤维，包括纯硅分子筛如S‑1、硅铝分子筛如ZSM‑5、杂原子分子筛如TS‑1。其中硅铝分子筛的硅铝比在25～200范围内可调，硅钛分子筛的硅钛比在10～200范围内可调。高长径比分子筛纤维有利于提高扩散、分离等性能。

主权项

一种高长径比中空分子筛纤维的制备方法，其步骤如下：1)制备电纺纤维前驱体在温度15～25℃、湿度10～50％RH的条件下，将0.9～1.2g聚合物、1～3g催化剂、0.9～1.2g有机硅酯、0～0.15g有机钛酯和0～0.04g有机铝酯加入到2～4g有机极性溶剂中，搅拌24～96h，获得均匀的电纺液；将电纺液注射到电纺装置中，电纺装置的喷头与直流电源正极联接，覆盖铝箔的玻璃板与电源零极连接作为接收板；电源正极和零极间的电压为13～16kv，喷头与接收板之间的距离为10～20cm；将电纺得到的产物30～60℃烘干，得到纤维膜，烘干后的纤维膜于300～600℃，空气中煅烧2～6h，自然冷却至室温，即可得到电纺纤维前驱体；2)制备分子筛晶种液取15～18g硅酸四乙酯加入到26～28mL四丙基氢氧化铵溶液中，室温下搅拌均匀后于80～100℃回流96～120h得到晶种溶液；离心分离并收集下层晶种颗粒，将晶种颗粒再次分散到水溶液中配置成质量分数为1～10％(wt)的晶种溶液，使用盐酸与氨水调节pH＝8～10，从而得到分子筛晶种液；3)制备电纺纤维前驱体与晶种复合的产物将步骤1)得到的电纺纤维前驱体0.1～0.5g浸泡在3～20mL、0.1～3％(wt)的聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液中搅拌4～24h，用pH＝8～10的氨水洗涤3～5次，然后放入30～100℃的烘箱中干燥；将干燥好的电纺纤维前驱体再放入3～10mL步骤2)得到的分子筛晶种液中，室温下搅拌6～24h，用pH＝8～10的氨水洗涤3～5次，然后放入30～100℃烘箱干燥，得到前驱体与晶种复合产物；4)制备中空分子筛纤维将0～2.46g三乙胺、0～0.4g乙二胺和0.1～1g水装入带有支架的反应釜底层，将步骤3)得到的复合产物装入小瓶中，放在反应釜支架上，将反应釜装好后放入140～180℃烘箱中蒸汽晶化48～72h；取出反应釜小瓶中的产物洗涤、烘干、焙烧，得到白色的高长径比中空分子筛纤维；其中三乙胺和乙二胺的用量不同时为0；所述的中空分子筛纤维的长径比为7：1～1000000：1。