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紫外线照射在接近常温下实现小孔沸石分子筛中空纤维膜的活化

沸石分子筛膜可潜在应用于很多重要的分离过程,例如天然气中杂质气体的脱除,氢气回收以及空气分离。高质量的沸石分子筛膜的制备需要将合成过程中引入孔道的有机模板剂脱除才能释放出扩散孔道,这一模板剂脱除过程被称作活化,分子筛活化通常依靠高于400 °C的高温下煅烧实现。然而煅烧活化过程可能引发膜开裂或者有机模板剂部分碳化阻塞孔道,从而导致低下的膜分离性能。这一问题在诸如CHA类型(孔径0.38 nm)的小孔沸石分子筛膜中尤为突出。

在Sankar Nair教授的指导下,佐治亚理工学院的杨少威博士等人创新性地应用紫外线(UV)照射的方法在接近常温下实现了SSZ-13(CHA类型)小孔分子筛膜的模板剂脱除。UV活化的分子筛膜对氢气/丙烷和二氧化碳/甲烷的分离选择性分别为800和110,而煅烧活化的分子筛膜对这两组气体的分离性能均低于5。如图1所示,这是由于煅烧导致膜开裂而UV活化能使分子筛膜保持致密结构。

紫外线照射在接近常温下实现小孔沸石分子筛中空纤维膜的活化

图1.煅烧和UV活化的SSZ-13分子筛膜

相较于平板膜和管式膜,中空纤维膜可以大大提高膜填充密度,从而降低膜组件的成本。研究人员进一步在陶瓷中空纤维支撑体上合成出分子筛膜,UV同样成功活化了中空纤维膜,实现了优异的分离性能。这一研究具有潜在的应用前景,同时将有助于对小孔沸石分子筛膜活化的理解。

相关文章发表在ChemNanoMat, 原文链接如下,或点击下方“阅读原文”:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cnma.201800252

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