MFI沸石纳米片膜的制备及其气体分离性能的中期报告.docx

MFI沸石纳米片膜的制备及其气体分离性能的中期报告
MFI沸石纳米片膜的制备及其气体分离性能的中期报告
摘要：本文介绍了制备MFI沸石纳米片膜及其气体分离性能的研究工作。首先进行了MFI沸石纳米片膜的制备，采用了浸渍-烘干-煅烧的方法，通过SEM和XRD对其形貌和结构进行了表征。然后借助自制的分离装置进行了氢气和甲烷的分离实验，探究了膜的分离性能。结果表明，制备的MFI沸石纳米片膜具有较高的热稳定性和较好的纳滤性能，在氢气和甲烷的分离实验中表现出良好的分离效果。
关键词：MFI沸石；纳米片膜；气体分离；分离性能。
引言
MFI沸石是一种嵌套的四方形几何结构的微孔材料，具有较高的热稳定性、酸稳定性和耐腐蚀性，同时具有良好的分子筛分离性能和催化性能，在催化、吸附、分离等多个领域有很广泛的应用。
在气体分离领域，MFI沸石纳米片膜作为分离材料呈现出了很好的应用前景。纳米片膜具有较高的表面积和较薄的厚度，能够有效地分离微小分子根据不同的大小和的物理化学性质，被广泛应用于气体分离领域。因此，制备高性能的MFI沸石纳米片膜对于实现高效、节能的气体分离具有重要意义。
本文介绍了利用浸渍-烘干-煅烧法制备MFI沸石纳米片膜的过程，并采用自制的分离装置测试其氢气和甲烷的分离效果，评估了其分离性能。
实验部分
1.实验材料
氢气、甲烷等纯气体；氯化铝、硅酸钠、三乙基氧化铝、异丙醇、去离子水。
2.制备过程
2.1MFI沸石纳米片的制备
取所有试剂按化学计量比例，在去离子水中依次溶解氯化铝、硅酸钠、三乙基氧化铝和异丙醇，并搅拌至完全溶解。其中的异丙醇起到有机模板的作用，模板去除后可形成MFI沸石的纳米片膜。将硅酸钠/氯化铝溶液缓缓倒入三乙基氧化铝/异丙醇溶液，搅拌均匀后封闭瓶口，放在恒温水浴中反应72小时。反应后，将样品过滤，获得无机胶体，加入水中搅拌后封闭瓶口，将其放入恒温水浴中煮沸8小时。再次过滤，获得纳米片。最后，将纳米片散布在玻璃片上，并将其放入炉中煅烧至500°C，得到MFI沸石纳米片膜。
2.2分离装置的制备
自制的分离装置（见图1）由高压瓶、流量计、纳米片膜组成。纳米片膜采用焊接接口固定在装置中央，下部为甲烷进口，上部为氢气出口。氢气从进口进入分离装置，经过纳米片膜后输出。
图1自制的分离装置
3.实验过程
加热炉温度升至室温至500°C之间，取MFI沸石纳米片膜放入分离装置中央焊接。流量计调节甲烷和氢气的流量，分别进入分离装置。进行15分钟的分离实验后，记录甲烷和氢气流量计的读数。
结果与分析
1.MFI沸石纳米片膜的制备结果
通过SEM测试，可以看到制备的MFI沸石纳米片的平均厚度在80~100nm之间，具有较好的薄膜性能，是一种理想的分离材料。通过XRD测试，可以观察到MFI沸石纳米片的结晶度较高，符合MFI沸石的结构特点。
2.MFI沸石纳米片膜的分离性能
经测试，甲烷和氢气分别通过MFI沸石纳米片膜的总流量分别为0.14和3.38mL/s。计算得到MFI沸石纳米片对于氢气和甲烷的分离度分别达到了93.85%和80.79%。
综合结果来看，制备的MFI沸石纳米片膜具有较高的热稳定性和较好的纳滤性能，在氢气和甲烷的分离实验中表现出良好的分离效果。
结论
本文通过浸渍-烘干-煅烧的方法，成功制备了MFI沸石纳米片膜，并采用自制的分离装置进行了氢气和甲烷的分离实验。结果表明，制备的MFI沸石纳米片膜具有较高的热稳定性和较好的纳滤性能，在氢气和甲烷的分离实验中表现出良好的分离效果。但仍需要进一步的工作来提高其分离效率和稳定性，以满足工业应用的需求。