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磷酸铝分子筛膜的制备和性质

许锐  
【摘要】: 本论文从合成入手,以磷酸铝分子筛膜为研究对象,分别采用不同的制备方法,考察了合成条件对分子筛膜的形貌和取向的影响,研究膜的生长机理,同时对部分分子筛膜进行光学材料的组装和气体分离性能的测试。 第二章中,利用直接原位合成的方法在不锈钢金属丝表面上制备了一层连续的AlPO4-5分子筛膜。通过改变各种实验条件,考察了其对产物分子筛膜的形貌和取向的影响。同时研究了类似条件下以不锈钢片为载体的分子筛膜的生长情况。讨论了两种情况得到的分子筛膜的形貌差别和原因,证明了有序膜的生成机理可以用经典的竞争生长理论来解释。第三章以不锈钢金属网为载体,利用晶种预涂二次水热生长法制备了AlPO4-5分子筛膜。对样品进行的光学显微镜、XRD、SEM的表征可以证明得到的AlPO4-5膜是结构完整、透明、大面c向有序的。通过加入少量F-也大幅度增加了分子筛膜的机械强度。以合成的分子筛膜为主体分别以溶剂扩散法和物理气相沉积法对客体偶氮染料-甲基红分子和对硝基苯胺分子进行组装。光学性质的测试证明了客体分子成功组装到分子筛的孔道中。第四章中,以不锈钢金属网为载体,利用晶种生长法制备SAPO-34分子筛膜,对膜进行单组分和CO2/CH4、H2/N2混合气体分离的测试,证明该膜结构完整,并对CO2/CH4混合气体分离中显示了较高的选择性和渗透率。最后一章中,利用新型的合成膜的方法-外延生长法在AlPO4-5大单晶载体的不同晶面上生长了各自取向的分子筛膜,系统研究了不同合成条件的影响,讨论了生长机理。并且将激光染料Rhodamine B利用原位掺杂的方法在外延生长过程中组装在在c向AlPO4-5膜中,并测试其光学性质。以这种微米级的晶体膜作为微激光器的主体,在提高微激光器的发射效率的同时也使其具有大面积的可操作性,以满足实际应用的需要。


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