沸石膜之製作及性質測試; Preparation and characterization of MFI zeolite membrane

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Title:	沸石膜之製作及性質測試;Preparation and characterization of MFI zeolite membrane
Authors:	劉家銘;Chia-Ming Liu
Contributors:	化學工程與材料工程研究所
Keywords:	蒸汽法;單一氣體透氣性質;沸石膜;steam method;permeability of single gas;zeolite membrane
Date:	2003-07-05
Issue Date:	2009-09-21 12:22:22 (UTC+8)
Publisher:	國立中央大學圖書館
Abstract:	摘要本研究的主要目的，乃是利用蒸汽處理的方法製作矽沸石薄膜於具多孔性不鏽剛管上與文獻中所利用之二次成長法有所不同，以及利用平版基材以原子力顯微鏡（AFM）來探討在蒸汽處理中不同的相對濕度下對矽沸石膜的影響。本研究製作沸石膜與文獻中最大的不同在於我們是先鍍上一層二氧化矽層，再披覆上矽沸石之沸石前趨物以蒸汽處理的方式讓沸石長成結晶並成為一連續膜，而非將奈米沸石粒子披覆在基材上，直接浸入沸石合成液中進行水熱反應。蒸汽處理的優點在於較容易控制沸石層的厚度，而直接水熱的方法其厚度的再現性不高。在平版基材上我們利用玻璃片與多孔性碟型不鏽鋼片以浸鍍的方式來製作沸石膜。在粗糙度比較低的玻璃片上我們先研究有無TEOS對沸石層的影響。而粗糙度較高之多孔性不鏽鋼片則為了降低其粗糙度，以及避免欲鍍上沸石之前趨物因孔隙太大滲入基材中，無法形成一液膜，所以先披覆上二氧化矽膠。為了使基材的粗糙度再降低於是再鍍上四乙基醇矽所配製之二氧化矽層。降低粗糙度的目的是為了讓矽沸石能有方向性的成長。最後再鍍上以溶膠-凝膠法所配製出之沸石前趨物，其配方為0.25 TEOS /1 TPAOH/ 80 H2O。沸石前趨物是以浸鍍的方法披覆在平版基材上，然後再以不同的相對濕度下用蒸汽處理之方法，找出讓沸石前趨物長成一連續膜之最佳條件，利用此一條件應用在多孔性不鏽鋼管上的矽沸石分離膜之製作。目前在平版基材上可以利用兩段式蒸汽處理法製作出小於0.5μm厚，從SEM照片中觀察到具有方向性之沸石連續膜。在不鏽鋼管上以兩段式蒸汽處理後以220℃乾燥將水分去除可得到一氦氣無法透過之完全密封之矽沸石膜。兩段式蒸汽處理為先在相對濕度55％的狀態下讓沸石前趨物長成約30奈米大小之沸石結晶粒子，再提高相對濕度至90％以上讓奈米沸石結晶粒子經過溶解再結晶的機制長成一沸石連續膜。相信此一沸石膜應具有氣體分離之效果。
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