无有机结构导向剂法合成*BEA型沸石膜

沸石膜的制备基于实验室积累的知识和技术经验。我们希望分享本方案，为所有希望开展膜合成研究的人员提供参考。该方法使我们能够制备出具有优良分离性能的BEA型沸石膜，且无需使用有机结构导向剂。

从操作上看，沸石膜制备所需的设备非常特殊。本视频可帮助您了解如何制备沸石膜。演示该实验步骤的是本实验室的研究生 Yuto Tsuzuki。

首先，截取一段长三厘米的管状多孔α氧化铝支撑体。用蒸馏水清洗该支撑体10分钟。随后，用丙酮清洗该支撑体10分钟。

重复此洗涤过程两次。使用烧杯将洗涤后的载体转移至培养箱中，在110摄氏度下干燥过夜。次日早晨，称量载体样品的重量。

首先，将 26.2 克胶体二氧化硅和 8.39 克四乙基氢氧化铵加入一个 250 毫升的聚丙烯瓶中。在 50 摄氏度的水浴中使用磁力搅拌器搅拌混合物 20 分钟。随后，在室温下继续使用磁力搅拌器搅拌混合物 20 分钟。

然后，将8.39克四乙基氢氧化铵、5.79克蒸馏水、1.08克氢氧化钠和0.186克偏铝酸钠加入聚四氟乙烯烧杯中。使用磁力搅拌器在室温下搅拌混合物20分钟。接着，将溶液B加入250 ml瓶中的溶液A中。

溶液A与溶液B的混合物变为乳白色。盖紧瓶盖，用手剧烈摇晃5分钟。随后，在室温下使用磁力搅拌器搅拌该混合物24小时。

第二天，得到的凝胶为合成凝胶，其最终组成为24份氧化钠 : 1份氧化铝 : 200份二氧化硅 : 69份四乙基氢氧化铵 : 2905份水。为进行结晶，将合成凝胶倒入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中。将高压反应釜置于100摄氏度的空气烘箱中反应七天。

然后，用流动水对高压灭菌锅进行淬灭处理30分钟。使用带有200纳米孔径滤膜的真空过滤装置，将高压灭菌锅中的白色沉淀物移除。用200 ml沸水洗涤白色沉淀物，以去除无定形物质和未结晶的材料。

将洗涤后的沉淀物置于培养皿中，在110摄氏度下干燥过夜。干燥后的沉淀物即为晶种。制备BEA晶种浆液时，将0.5克晶种加入装有100毫升蒸馏水的瓶中。

将种子浆液超声处理一小时，以分散种子晶体。然后，使用聚四氟乙烯胶带将不锈钢棒固定在管状支撑体上，用于堵塞支撑体内部。将种子浆液倒入直径为19 ml的玻璃管中。

将固定支架浸入浇注的种子浆液中，静置一分钟。随后，通过硅胶帽以约3厘米/秒的速度垂直提拉取出。重复浸涂过程一次。

浸涂后，在 70 摄氏度下干燥载体 2 小时。接着，将浸涂后的载体在 538 摄氏度下煅烧 6 小时，升温与降温速率均为每分钟 50 摄氏度。此过程可去除 OSDA，并将晶种化学键合到载体表面。

煅烧后，称量载体的重量。根据浸涂前后载体重量的差值，计算所负载的晶种量。将92.9克蒸馏水、9.39克氢氧化钠和1.15克偏铝酸钠加入一个250 ml的聚丙烯瓶中。

将混合物置于水浴中，使用磁力搅拌器在60摄氏度下搅拌30分钟。随后，以每秒1滴的速度分步加入81.6克胶体二氧化硅。继续将混合物在60摄氏度的水浴中搅拌4小时。

所得凝胶为合成凝胶，其最终组成为30份氧化钠:1份氧化铝:100份二氧化硅:2000份水。然后将合成凝胶倒入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，其中已垂直放置有晶种支撑体。将高压反应釜置于120摄氏度的空气烘箱中，恒温七天以完成结晶。

结晶后，用流动水淬灭高压釜30分钟。将带有膜的载体在沸水中洗涤八小时，并过夜干燥。此即为BEA膜。

干燥后，测量载膜支撑体的重量。通过结晶前后支撑体重量的差值，计算膜的重量。合成的 BEA 晶种的 X 射线衍射图谱显示出典型的强衍射峰，位于 2θ 约为 7.7 和 22.1 度处。

此外，除 BEA 型沸石外，未观察到其他明显的衍射峰。通过合成晶种的场发射扫描电镜（FE-SEM）图像可观察到球形晶种颗粒，其尺寸均匀，约为 200 纳米。合成 BEA 膜的 X 射线衍射图谱显示出与晶种中观察到的相同衍射峰。

此外，观察到α-氧化铝在2θ等于26、35.5和38度时的反射峰。合成膜的场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）图像显示，晶体呈截断八面体形态，均匀覆盖在载体表面。沸石合成可采用多种锆源和铝源。

但是，请不要更改用于制备这种 BEA 型膜的材料。