[发明专利]一种微波加热法快速制备h0h取向MFI型分子筛膜的方法

说明书

本发明涉及一种微波加热法快速制备h0h取向MFI型分子筛膜的方法。其特征是在预先涂有MFI型分子筛的多孔陶瓷支撑体的表面形成连续致密晶种层。采用真空抽涂的方式将晶种附着在支撑体上，然后在稀合成溶胶中通过微波加热的方式快速制备h0h取向的MFI型分子筛膜。该法合成时间大幅缩短，合成成本大幅降低。将制备出的h0h取向的分子筛膜应用于正丁烷/异丁烷和正戊烷/异戊烷混合组分分离，具有高的分离性能。

技术领域

本发明涉及MFI型分子筛膜的合成，特别是涉及一种原料廉价、合成方式简单和微波加热快速合成高性能hoh取向MFI型分子筛膜的方法。

背景技术

作为一种新型的分离膜材料，沸石分子筛膜孔道结构规整，孔径分布精细可控，并且具有很好的热、化学稳定性和优异的催化性能，使得分子筛膜在膜分离、膜反应器等领域有着十分重要的应用价值。目前文献中报道的分子筛膜主要有MFI型、T型、CHA型、LTA型、MOR型和FAU型等，其中关于MFI型分子筛膜的研究最为广泛。原因主要有：首先，MFI型分子筛膜的孔道尺寸介于许多重要工业原料的动力学直径中间，可以通过筛分效应将它们进行分离；其次，MFI型分子筛膜具有沿b轴取向的0.53×0.56 nm的直孔道和沿a轴取向的0.51× 0.55 nm的正弦孔道。目前，关于取向MFI型分子筛膜的研究热点时b轴MFI分子筛膜的制备，这是因为沿b轴方向的直孔道与支撑体表面垂直，组分透过时渗透阻力最小。但是不同取向的MFI型分子筛膜应用于不同分离体系中时的分离性能的表现有很大的差别。Choi等人[Adsorption-journal of the International Adsorption Society. 2006, 12(5-6):339-360]通过对比不同取向的MFI膜的正/异丁烷分离性能发现正异丁烷的分离因子呈现的规律是：(h0h)-或c-取向 > a-取向 > b-取向，然而目前(h0h)取向度普遍低于50%。

专利CN 102126731A在孪晶受控二次生长制备高度b轴取向MFI分子筛膜时采用的就是四丙基氢氧化铵(TPAOH)作为结构导。专利CN 104556107A在中性条件下制备高度b轴取向的MFI型分子筛膜时采用的也是四丙基氢氧化铵(TPAOH)作为结构导。CN 105800636A在采用外延生长法制备b轴取向的MFI分子筛膜时采用的也是四丙基氢氧化铵(TPAOH)作为结构导。目前，专利和文献中报道的合成b轴取向的MFI型分子筛膜绝大多数都是采用的四丙基氢氧化铵(TPAOH)做结构导向剂。M. R. Othman等人(Microporous MesoporousMaterials, 2009, 121(1):138-144)采用抽真空涂晶种的方式在片状的涂有介孔二氧化硅层的Al₂O₃载体上涂覆MFI分子筛晶种层，在进行膜合成之前需要将涂覆有分子筛晶体的支撑体在高温550℃下进行8小时煅烧处理，最后水热反应制备出偏b轴取向的MFI型分子筛膜。Yoon等人(Angewandte Chemie International Edition.2007，46 (17) ：3087-3090)利用分子筛和载体之间的氢键作用力，在载体表面通过手指按压的方式制备b轴取向的分子筛晶体层，进而水热合成制备出b轴取向的MFI型分子筛膜。然而高(hoh)取向度（>50%）MFI分子筛膜的制备鲜有报道。