)(方程1)。
[0128] P = F/ Δ p (1)
[0129] 分离因子（α P/。）被定义为流入和渗透侧的对位异构体（fp)相对于邻位异构体 (f。）的摩尔分数之比（方程2)。
[0130] a p/。= [ (f p/f。）]渗透 / [ (fp/f。）]流入⑵
[0131] 〈实验结果〉
[0132] 根据本发明的【具体实施方式】制备的沸石膜可用于膜介导的小分子混合物分离成 纯的组分。为了研究作为二甲苯混合物的分离膜的一致地b-定向的SL膜的性能，我们制 备了多孔二氧化硅载体上的单层圆角棺材形状的SL晶体并随后在凝胶-2中生长I. 0-μ m 厚的一致地b-定向的SL膜（图4)。多孔二氧化硅载体的使用对保持SL膜的一致的b-定 向是必需的，因为含铝的多孔载体抑制膜生长。多孔二氧化硅载体通过实施例1中描述的 方法容易制备。邻和对二甲苯混合物的分离在标准报道的条件下在两种不同温度（80°C和 150°C )进行（图 5)。
[0133] 在80°C最初测量的对二甲苯的渗透较邻二甲苯高得多，产生高的（>1900)分离因 子（SF)(图6D)。然而，渗透在216小时的时期里连续减少并达到稳态。对二甲苯和邻二甲 苯的稳态渗透分别是0. 7 X 10 8和0. 0092 X 10 smol s 1Hi 2Pa \产生71的稳态SF。我们把 对二甲苯渗透和SF值的连续减少归因于邻二甲苯逐渐吸收进通道，导致通道堵塞程度的 逐渐增加，这反过来减少对二甲苯分子的扩散速率。渗透减少到接近零的事实还指示b-定 向的SL膜不具有裂缝。
[0134] 在150 °C，在400小时的时期里对二甲苯渗透还从21. 6 X 10 8连续地减少到 5X 10 smol s 1Hi 2Pa 1 (图6E)。在相同的时期期间，邻二甲苯渗透从0. 0097X 10 8减少到 0.0068X10 smol S1Hi2Pa^对二甲苯渗透甚至在150°C的逐渐减少表明，邻二甲苯引起的 通道堵塞在150°C仍然继续，并且b-定向的SL膜在操作期间不形成裂缝。在从20至370 小时的时期期间，SF值在~1000几乎保持恒定。虽然该稳态SF值低于从随机定向的管状 SL膜观察到的最高值，但是它比具有相似厚度的随机定向的非管状SL膜高约两倍（表1)。
[0135] 【表1】
[0137] 参考 I · J. Hed Iund，F. Jar eman，A. J. Bons，M. Anthon i s，J. Membr · Sci. 222, 163(2003).
[0138] 参考 2. Z. P. Lai, M. Tsapatsis, J. R. Nicolich, Adv. Funct. Mater. 14, 716 (2004) ·
[0139] 参考 3. C. J. Gump, V. A. Tuan, R. D. Noble, J. L. Falconer, Ind. Eng. Chem. Res. 40， 565(2001).
[0140] 参考 4. M. 0· Daramola et al.，Sep. Sci. Technol. 45, 21 (2009) ·
[0141] 表5表明，由本发明的方法制备的一致地b-定向的SL膜的特性和性能与其它组 制备的SL膜的比较。SF表示分离因子，常规的缓慢温度上升和缓慢的温度冷却方法用作煅 烧方法（C)。
[0142] 虽然本发明已参考具体特征被详细地描述，但是对本领域技术人员将是明显的是 该描述仅针对优选的实施方式，而不限制本发明的范围。因此，本发明的实质范围将由所附 权利要求和其等同物限定。
【主权项】
1. 基质，其至少一个表面是部分或全部平的，包括： 由第一基质形成颗粒形成的基质； 第二基质形成颗粒，其被填充用于填充一些或全部第一孔隙，所述第一孔隙在置于所 述基质的至少一个表面上的所述第一基质形成颗粒之间产生；和 聚合物，其被填充用于填充一些或全部第二孔隙，所述第二孔隙保持在用所述第二基 质形成颗粒填充的部分中。2. 权利要求1所述的基质，其中所述基质的至少一个表面是平的以允许非球形晶种排 列以便所述晶种的a轴、b轴和c轴中的一个或多个或全部根据预设的规则被定向。3. 权利要求1所述的基质，其中所述第一基质形成颗粒具有大于所述第二基质形成颗 粒的平均粒径。4. 权利要求1所述的基质，其中一种或多种第二基质形成颗粒被填充在由所述第一基 质形成颗粒产生的所述第一孔隙的每个中。5. 权利要求1所述的基质，其中所述第一基质形成颗粒和所述第二基质形成颗粒由相 同或不同材料制成。6. 权利要求1所述的基质，其中所述第一基质形成颗粒和所述第二基质形成颗粒独立 地选自：（i)氧化物，其包括一种或多种金属和非金属元素，并且其表面上具有羟基；（ii) 单一金属或金属合金，其与巯基（-SH)或胺（-NH2)基团形成键；（iii)其表面上具有官能团 的聚合物；（iv)半导体化合物；或（V)沸石或其沸石类分子筛。7. 权利要求1所述的基质，其中所述第一基质形成颗粒和所述第二基质形成颗粒独立 地选自有序的多孔材料。8. 权利要求1所述的基质，其中所述第一基质形成颗粒和所述第二基质形成颗粒独立 地是多孔二氧化硅。9. 权利要求1所述的基质，其中所述聚合物是天然聚合物、合成的聚合物和导电聚合 物。10. 权利要求1所述的基质，其中所述聚合物具有羟基或是可处理的以在其表面上具 有羟基。11. 权利要求1所述的基质，其通过以下来制备：将所述第二基质形成颗粒置于由所述 第一基质形成颗粒形成的所述基质表面上，将压力施加到所述第二基质形成颗粒以将其插 入到所述第一基质形成颗粒之间形成的所述第一孔隙，之后煅烧，用所述聚合物溶液涂布 所述煅烧的基质表面，和加热所述聚合物涂布的基质以蒸发所述溶剂或固化所述聚合物。12. 基质复合物，包括： 权利要求1至11中任一项阐述的基质；和 非球形晶种，其排列在所述基质的至少一个表面的平的部分以便所述晶种的a轴、b轴 和c轴中的一个或多个或全部根据预设的规则被定向。13. 制备薄膜或厚膜的方法，所述方法包括： (1) 在权利要求1至11中任一项阐述的基质的至少一个表面的平的部分上排列非球形 晶种，以便所述晶种的a轴、b轴和c轴中的一个或多个或全部根据预设的规则被定向；和 (2) 将所述排列的晶种暴露于晶种生长溶液，和通过二次生长方法从所述晶种形成和 生长膜。14. 权利要求13所述的方法，其中用于步骤（2)的所述晶种生长溶液包括结构导向剂。15. 权利要求14所述的方法，其中用于步骤（2)的所述结构导向剂起到仅诱导从所述 晶种表面的二次生长的功能而不诱导所述晶体生长溶液中或所述晶种表面上的晶体成核 作用。16. 权利要求13所述的方法，其中步骤（2)中所述晶种的二次生长允许在二维上彼此 连接，同时从其所述表面上垂直生长以形成三维结构，从而形成所述膜。17. 权利要求13所述的方法，其中所述晶种选自有序的多孔材料。18. 权利要求13所述的方法，其中步骤（1)中所述晶种被排列以便所述晶种的全部a轴被彼此平行定向，所述晶种的全部b轴被彼此平行定向，所述晶种的全部c轴被彼此平行 定向，或其组合。19. 权利要求18所述的方法，其中步骤（1)中所述晶种的所述a轴、b轴或c轴被垂直 于所述基质表面定向。20. 权利要求13所述的方法，其中彼此邻近的晶种的轴定向是一致的区域中形成的所 述膜具有：（a)通道，其彼此连续地连接和在与所述基质表面平行的轴向上延伸；或（b)通 道，其彼此连续地连接和在相对于所述基质表面垂直或倾斜的轴向上延伸；或（c) (a)所述 的通道和（b)所述的通道两者。21. 权利要求13所述的方法，其中用于步骤（2)的所述晶种生长溶液中的结构导向剂 (SDA)不同于用于步骤⑴形成所述晶种的结构导向剂。22. 权利要求13所述的方法，其中所述晶种和所述形成的膜是沸石或沸石类分子筛。23. 权利要求22所述的方法，其中所述沸石或所述沸石类分子筛具有MFI结构。24. 权利要求22所述的方法，其中所述沸石或所述沸石类分子筛选自沸石P、ZSM-5、 硅沸石、TS-I、AZ-I、Bor-C、硼娃沸石C、高娃沸石、FZ-I、LZ-105、单斜晶的H-ZSM-5、穆丁钠 石、NU-4、NU-5、TSZ、TSZ-III、TZ-01、USC-4、USI-108、ZBH和ZKQ-IB。25. 权利要求14所述的方法，其中用于步骤（2)的所述结构导向剂是胺、亚胺或季铵 盐。26. 权利要求13所述的方法，其中步骤（1)通过将所述晶种置于所述基质上并然后通 过物理压力排列所述晶种的a轴、b轴或c轴的定向来实现。27. 权利要求26所述的方法，其中所述物理压力通过对着所述基质摩擦或按压来施 加。28. -种膜，其根据权利要求13列出的方法来制备。29. 权利要求28所述的膜，其中所述基质包括第二基质形成颗粒，所述第二基质形成 颗粒填充一些或全部第一孔隙，所述第一孔隙在由第一基质形成颗粒形成的基质的至少一 个表面上的所述第一基质形成颗粒之间产生，但是填充一些或全部所述第二孔隙的所述聚 合物被去除。
【专利摘要】本发明提供基质，其至少一个表面是部分或全部平的，包括：由第一基质形成颗粒形成的基质；第二基质形成颗粒，其被填充用于填充一些或全部第一孔隙，该第一孔隙在置于基质的至少一个表面上的第一基质形成颗粒之间产生；和聚合物，其被填充用于填充一些或全部第二孔隙，该第二孔隙保持在用第二基质形成颗粒填充的部分中。本发明还提供制备薄膜或厚膜的方法，该方法包括以下步骤：(1)在权利要求1至11中任一项阐述的基质的至少一个表面的平的部分上排列非球形晶种以便晶种的a轴、b轴和c轴中的一个或多个或全部根据预设的规则被定向；和(2)将排列的晶种暴露于晶种生长的溶液，和通过二次生长方法从晶种形成和生长膜。利用本发明的基质形成的膜可用作分子分离的高性能膜。
【IPC分类】C01B39/02, C01B39/36, B01D69/12, B01D71/00
【公开号】CN105228732
【申请号】CN201280075323
【发明人】尹景炳, 范曹盛东, 金铉成
【申请人】发现知识有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2012年6月15日
【公告号】US20150218006, WO2013187541A1