SSZ-13型沸石膜的合成与应用研究开题报告

1. 研究目的与意义

在分离领域中，膜的应用是十分广泛的。无机膜由于具有良好的化学、热和机械稳定性，得到了广泛的应用。分子筛膜，作为无机膜中有代表性的一种，具有均匀的分子尺度孔道和独特的吸附性能，利用气体分子扩散系数的差异和吸附性能的不同来实现气体分离。通过选择具有合适孔径的分子筛，不同气体分子在分子筛孔道中的扩散系数可以有几个数量级的差别，故可以获得极高的扩散选择性(分子筛分)。同时，气体分子在分子筛晶体孔道中的选择性吸附也可以达到可观的选择性。

在众多应用于气体分离的膜材料中，沸石分子筛膜是可用于气体分离的无机膜。相较于有机膜，分子筛膜除了具备机械强度大、耐有机溶剂、抗高温等无机膜普遍特点外，还具有分子筛效应。而分子筛膜可根据其孔道结构分为lta型、mfi型、mor型、ddr型、cha型等。其中，naa(lta)、zsm-5(mfi)沸石膜均已经实现工业化生产与应用。然而lta、mfi的孔道尺寸较大，对小分子的筛分效应较差。ssz-13型沸石膜是一种含有硅铝元素的分子筛膜,其骨架为八元环孔道与cha笼复合而成的立体网状结构，晶内孔尺寸为0.38×0.38nm，属于小孔沸石膜。较小的孔道尺寸使得ssz-13沸石膜相较于其他大孔沸石膜，对二氧化碳/甲烷体系的分离性能更加优异高硅型沸石分子筛膜,具有良好的水热稳定性，且对co₂具有优先吸附选择性，因此ssz-13分子筛膜对从气体混合物中分离co₂具有潜在应用前景。

2. 研究内容和预期目标

沸石分子筛膜由于具有均一的孔道、高的热稳定性和化学稳定性，在膜分离和膜反应器领域应用较多。ssz-13型沸石膜是一种含有硅铝元素的分子筛膜,其骨架为八元环孔道与cha笼复合而成的立体网状结构，晶内孔尺寸为0.38×0.38nm，属于小孔沸石膜。ssz-13型沸石膜对co₂具有选择渗透性，因此可作为ch₄等气体提纯的材料，其耐高温，也有望成为膜反应器的良好材料。

目前合成ssz-13型沸石膜的研究较多，但大多数合成需要使用n,n,n-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵（tmadaoh）作为模板剂，然而，此模板剂价格非常昂贵，因此也有研究采用其他方法来制备各种si/al比的ssz-13型沸石膜，并将其应用于多种分离提纯场合，如：co₂选择性渗透、ch₄等气体提纯等。因此本课题要求对ssz-13型沸石膜的合成方法和应用领域进行调研，并根据自己的前期实验，提出进一步实验研究的见解与建议，具体研究内容如下：

3. 研究的方法与步骤

1. 本课题主要采用观察法、调查法、经验总结法、比较研究法、文献资料法等。

2. 步骤：

(1) 查阅相关文献，根据本课题的研究背景、意义、目的、预期目标，选择合适的文献加以分析总结。

4. 参考文献

[1] biswanath bhadra, pill won seo, nazmul abedin khan, et al. conversion of y intossz-13 zeolite in the presence of tetraethylammonium hydroxide and ethylene-to-propylene reactions over ssz-13 zeolites, catalysis today, 2017, 298: 53-60.

[2]radka nedyalkova,cliff montreuil, christine lambert, et al. interzeoliteconversion of fau type zeolite into cha and its application in nh₃-scr,top catal, 2013, 56: 550-557

5. 计划与进度安排

1、2022年3月2日－2022年3月15日（第1－2周）：接受毕业论文任务书，查阅参考文献，完成开题报告。查阅文献，了解论文的研究内容，搜集下载调研文献，完成外文翻译；

2、2022年3月16日－2022年5月15日（第3－9周）：进行文献的阅读，总结和研究，并结合自己前期的实验，撰写论文初稿；

3、2022年5月16日－2022年5月25日（第10 - 13周）：根据指导教师审阅意见，修改并正式完成论文，进行论文查重，按规范要求完成装订；