取向晶种法制备沸石分子筛膜研究进展

刘 益，刘 毅

（大连理工大学精细化工国家重点实验室,化工学院,大连116024）

沸石分子筛膜具有规整的孔道结构、优异的热稳定性与化学稳定性、理想的机械强度以及良好的催化活性，在分离、催化、传感和防腐等研究领域具有重要的潜在应用价值［1~4］. 大量研究结果表明，沸石分子筛膜内部晶粒取向将显著影响膜材料的微观结构，进而对其应用性能产生重要影响［5~9］. 因此，高度取向沸石分子筛膜的制备已成为该研究领域的热点. 以具有MFI型拓扑结构的沸石分子筛膜为例，由于其骨架结构由正弦曲线孔道（a⁃轴取向，0.51 nm×0.55 nm）和直孔道（b⁃轴取向，0.53 nm×0.56 nm）相互交叉构成，当晶体沿不同方向生长时，膜内的孔道结构差异很大，相应地，将对其传质特性产生重要影响［7，10，11］. 与任意取向的MFI沸石膜相比，当晶体以b-轴方向垂直于载体表面生长时，膜内部晶间隙缺陷将显著减少，膜厚和传质阻力也将相应降低，这将对提升其渗透通量和分离选择性起到关键性的作用［10，12］.

早期科研人员采用原位生长法已能够合成出具有一定优先取向的沸石分子筛膜［13~18］. 该方法是将表面经预活化修饰的载体直接浸入预先配制好的合成液中，通过控制合适的反应温度和反应时间，在载体表面一步生长出取向膜材料［17］. 原位生长法的优点在于步骤简单，对载体几何形貌无特定要求；但同时对载体的表面性质、合成液的组成与反应条件控制精度要求较高，因而不易形成连续致密的膜材料. 而取向晶种法则能够很好地解决上述问题. 以研究最深入的b-轴取向MFI 沸石膜的制备为例（Scheme 1），其取向晶种法制备工艺可简单分为以下3 个步骤［19，20］：（1）规则形貌晶种制备；……