1. 研究目的与意义
沸石分子筛具有结晶化的骨架结构和规整的微孔孔道，在吸附、催化和 离子交换等领域都备受关注。其中Z-K5型分子筛最早在1963年合成出来了，它可以将直链从支链和环状烃中分离出来。这种沸石在低pH的溶液中异常稳定。在众多沸石结构中，八元环小孔沸石ZK-5窗口尺寸约为0.39*0.39nm,十分接近小分子气体CH4(0.38nm)，N2 (0.36nm),O2(0.35nm)以及 CO2 (0.33nm)的动力学直径。通过适当的孔径调变, 预示其具有明显的尺寸筛分优势,在CH4与N2等分离方面具有潜在应用的价值。
国内现在有研究用于分离气体分子如:通过Cs与K离子的交换,得到只允许CO2气体进入孔道而限制CH4气体通过的具有“分子门”效应的分子筛,从而具有优异的CO2/CH4分离效果吸附驱动的压力或真空摆动( PSA / VSA )工艺有望成为捕集和分离CO#8322;的廉价方法。国外主要用于分离甲烷，进一步研究降低沸石晶体的尺寸以达到增强气体吸附分离性能。其中纳米沸石与微米沸石相比，可以暴露更多的吸附位点，缩短扩散路径，通过调控效应在今年首次成功，制备出了纳米ZK-5。其次对于从烟气中捕获CO2和天然气流脱碳。通过调节骨架外K 和Cs 阳离子的比例，改变ZK-5分子筛的Si/Al比，制备出了小‘分子门’吸附剂ZK-5 - n-K。其中K 阳离子数量的增加阻止了较大分子CH4和N2的进入，同时允许小分子的进入。还利用K和Cs的各种来源，以及Sr对Cs的取代或HF加入到一种K，Cs凝胶中，得到不同晶粒大小的ZK-5分子筛。
ZK-5型沸石分子筛目前的研究较少，本课题所合成的ZK-5型分子筛是合成ZK-5型沸石膜的晶种，属于前期的基础工作。目前针对ZK-5型分子筛膜的研究也较少，但基于ZK-5型沸石分子筛膜骨架的Si/Al比及其孔道结构，可推测其应对极性小分子物质具有选择渗透性能，未来有可能应用于包含极性小分子的混合物分离领域，例如甲醇/DMC混合物分离等领域有巨大的研发潜力以及广阔的应用前景。
目的意义：基于ZK-5型沸石膜的潜在应用前景,本课题采用水热合成法制备ZK-5型沸石晶种，寻找最佳的合成条件，为进一步合成沸石膜奠定基础。
2. 研究内容与预期目标
研究内容：
（1） 采用水热合成法制备KFI型沸石分子筛晶种，研究硅源种类、铝源种类、合成液组成、晶化的温度和时间、陈化温度和时间等条件对制备KFI型沸石分子筛的影响；
（2）采用XRD、SE 、EDS等技术对所制备的沸石分子筛的纯度、结晶度、大小形貌、硅铝比等进行表征，得到合成条件对制备KFI型沸石晶种的影响规律；
3. 研究方法与步骤
研究方法:
在合成沸石中使用胺作为模板是众所周知的，不含氮的有机化合物很少用作模板。Qian等人首次报道了使用THF合成MOR，FER，MFI和MTN型沸石的详细研究。由于THF与硅质骨架具有很强的亲和力，因此它被用作合成高硅沸石的模板Long等。ZK-5沸石在水热条件下和THF在反应体系K2O：SrO：Al2O3：SiO2：160H2O:THF中的结晶行为已经研究非氮有机添加剂（如THF）对粒度，纯度和结晶度的影响。ZK-5 水热合成的标准合成温度和时间为150C和144h，批料组成为2.3 K2O：0.1SrO：Al2 O3：10 SiO2：160 H2O。这项工作的目的是通过使用四氢呋喃来合成具有改进的结晶度和纯度。X射线方向(XRD)使用。
研究步骤:
4. 参考文献
[1]唐轩,纳米ZK--5沸石的制备及其气体吸附分离性能研究[D].太原:太原理工大学2020,05:4-5.
[2]欧阳坤,基于天然气脱碳小孔分子筛K/Cs-ZK-5的制备及研究[D].太原:太原理工大学2017,06:1-8.
[3]Jiangfeng Yang; Xuan Tang; Jiaqi Liu; Hua Shang; Luogang Wu; Jinping Li;Shuguang Deng Down-sizingthe crystal size of ZK-5 zeolite for its enhanced CH 4 adsorption and CH 4 /N2 separationperformances,10.1016/J.CEJ[J].2020.126599.
5. 工作计划
1.20
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