MFI沸石分子筛膜研究进展

MFI沸石分子筛膜具有独特的孔道结构，在气体分离、液体分离及膜反应器等方面都具有广泛的应用前景，受到众多研究者的关注。本文主要总结几种MFI沸石分子筛膜的合成方法及应用，同时对MFI沸石分子筛膜的未来趋势进行了展望。

分离作为最重要的技术之一，为现代世界提供了大量的原料、产品和清洁能源，同时，分离也是调节人为污染物以建立可持续生态系统的有力工具[1] [2]。但是，通过蒸馏，吸附，萃取和结晶进行的传统分离过程消耗化学工业总能耗的一半，占世界能源消耗的10%~15%，能耗较大[3] [4]。膜分离是一项具有前瞻性的技术，近年来受到广泛关注。与传统分离相比，膜可以用各种新颖的材料、分层的结构以及多种分离机制之间的协同作用来构造，具有诸如高分离效率、能耗低、占地面积小、碳排放低、相对较高的环境安全性和经济可行性等特点[5] [6] [7]。

沸石分子筛膜，主要是由于其具有规整的孔道结构、良好的水热稳定性、耐高温高压、耐酸碱腐蚀及择形催化性能等优势，是理想的膜分离材料[8] [9] [10]。分子筛膜种类繁多，迄今为止研究较多的是MFI 沸石分子筛膜，MFI 沸石框架中含有两套不同的孔道，即沿着b 轴的十元环直孔道，孔径为5.3 Å × 5.6 Å，在a~c 平面上且垂直于b 轴的十元环正弦孔道，孔径为5.1 Å × 5.5 Å，孔道结构如图1 所示[11]。其孔道尺寸与许多重要化学中间体的尺寸相近，被广泛应用于气体膜分离[12] [13] [14]、液体膜分离[15] [16] [17]、膜催化反应器[18] [19] [20]、光电材料[21] [22]以及化学传感器[23] [24]等诸多领域。

Figure 1. Schematic diagram of pore structure of MFI zeolite [11] 图1. MFI 沸石孔道结构示意图[11] 近年来， MFI 沸石分子筛膜取得较大的进展， MFI 分子筛膜的合成及应用一直是研究者关注的热点。

根据近些年的研究成果， 本文总结了一些MFI 沸石分子筛膜的合成方法及应用， 并展望了MFI 沸石分子筛膜的未来及发展趋势。

2. MFI 沸石分子筛膜合成方法 2.1. 原位水热合成法 原位水热合成法是最早开发的合成MFI 分子筛膜的方法。原位水热合成法是直接将载体置于一定比例的分子筛合成液中，在一定的温度下进行晶化，直接在载体表面生长一层MFI 沸石分子筛膜的方法。

沸石膜在水热条件下的形成过程包括基质表面过饱和区的形成、成核、聚集、结晶和晶体生长[25]。Yan