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Y型沸石／炭雜化膜的制備及其氣體分離性能
信息來源：濰坊沸石生物技術(shù)開發(fā)中心 作者：
以聚酰胺酸為前驅(qū)體，Y型沸石為摻雜物，經(jīng)高溫炭化制備了Y型沸石／炭雜化膜。通過純組分氣體（H2，CO2，O2,N2）的滲透實(shí)驗(yàn)對雜化膜的氣體滲透性能進(jìn)行測定，并使用透射電鏡，X射線衍射對雜化膜的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。研究了，沸石的含量以及炭化溫度對雜化炭膜的氣體滲透性能和微結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，隨著膜內(nèi)沸石含量的提高，Y型沸石／炭雜化膜的氣體滲透性能明顯提高，而隨著炭化溫度的升高，Y型沸石／炭雜化膜的滲透系數(shù)降低，選擇性提高。與純炭膜相比，Y型沸石／炭雜化膜在保持高O2/N2選擇性的前提下，其滲透性能顯著提高。炭化溫度為700℃，沸石含量為15％，Y型沸石／炭雜化膜O2的氣體滲透系數(shù)為501 bareer，O2／N2選擇性為15．6。當(dāng)炭化溫度超過800℃以后，雜化膜中的沸石晶體結(jié)構(gòu)被破壞，其氣體滲透系數(shù)接近純炭膜的氣體滲透系數(shù)。因此，保持沸石孔道結(jié)構(gòu)的完整是制備高性能沸石／炭雜化膜的關(guān)鍵因素之一。
炭膜作為一種新型的膜材料是由含碳物質(zhì)經(jīng)高溫炭化而成的,與聚合物膜相比,炭膜具有較高的氣體滲透能力和分離選擇性,良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,在氣體分離領(lǐng)域展現(xiàn)出了非常廣闊的應(yīng)用前景。然而,目前所制備炭膜的氣體滲透性較低,限制了其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。如何制備高選擇性,高滲透性的炭膜已成為炭膜研究的熱點(diǎn)。在前驅(qū)體中添加有機(jī)、無機(jī)雜原子或粒子制備雜化炭膜已成為提高炭膜氣體滲透性重要手段。Park等以TEOS為硅源,制備出含有SiO2的炭膜,隨著SiO2含量的增加,氣體滲透性能提高,但選擇性會降低;Foley等人制備了含TiO2和天然硅酸鹽沸石的雜化炭膜,顯著提高了炭膜的滲透性,但是選擇性有一定下降;Barsema等人制備了含銀納米粒子的炭膜,由于Ag對O2的化學(xué)吸附作用,這種膜O2的滲透性能和O2/N2分離性能均有一定的提高。
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