Langmuir-Blodgett(LB)技术是最早的分子组装技术之一[22-23]，可以实现大面积有序分子组装，因此具有工业应用价值[22-24]。本课题组利用LB技术，在不锈钢、单晶硅、铂电极等多种致密载体表面成功实现了分子筛纳米晶粒的高密度有序组装,并采用合成液预晶化法和低浓度TPAOH法合成了薄且致密取向的分子筛膜[25-28]，电化学方法证实制备的MFI型分子筛膜致密且无缺陷。因此，探索利用LB技术在多孔载体表面实现分子筛晶粒高密度有序组装，以及制备致密取向分子筛膜并用于气体分离性能研究，是扩大LB技术制备特殊功能分子筛膜亟待解决的关键问题。

笔者首先采用LB技术在多孔α-Al2O3载体上制备出连续致密的高度b-轴取向Silicalite-1分子筛晶种层，再采用二次生长法，使用dimer-TPABr为结构导向剂制备出高度b-轴取向的ZSM-5分子筛膜。

LB法组装Silicalite-1型分子筛晶粒层

取少量干燥后的Silicalite-1分子筛晶粒加入仲丁醇中，配制0.5%(质量分数)的仲丁醇-Silicalite-1晶种悬浊液，在25℃下搅拌改性，再使用LB法组装Silicalite-1分子筛晶粒层。采用LB法组装Silicalite-1晶粒层的过程，主要分为3步：(1)使用微量注射器将0.5%的仲丁醇-晶种悬浊液缓慢滴加至LB拉膜机的水相表面，使分子筛晶种在水层上均匀铺展开；(2)待仲丁醇完全挥发后，设定滑杖速率及合适的成膜压力，使晶种排列致密；(3)设定提拉速率，将晶种层转移至载体表面，即得到单层Silicalite-1分子筛晶粒层。

ZSM-5分子筛膜的制备

按n(TEOS)∶n(dimer-TPABr)∶n(α-Al2O3)∶n(KOH)∶n(H2O)=20∶15∶1∶50∶19000的配比配制ZSM-5分子筛膜二次生长液。操作步骤为：将dimer-TPABr、KOH、AIP依次加入水中，25℃下搅拌均匀，将溶液缓慢滴至TEOS中，于25℃下继续搅拌12 h得到二次生长液，将配制好的生长液转入放置了覆有晶种层的多孔α-Al2O3载体的不锈钢反应釜中，在175℃下水热晶化生长48 h后取出，经去离子水和0.1 mol/L氨水洗涤，干燥后得到ZSM-5分子筛膜。

LB法组装的取向Silcalite-1分子筛晶种层

获得高度b-轴取向的晶种层，是采用二次生长法制备b-轴取向的ZSM-5分子筛膜的关键。图1为以LB法在α-Al2O3载体表面组装的Silicalite-1型分子筛晶种层SEM照片和其XRD谱。由图1(a)可见，合成的Silicalite-1分子筛晶粒呈苯环状，粒径分布均匀，大小约为1μm，且表面几乎没有孪晶生成。使用LB技术在α-Al2O3载体上组装的单层Silicalite-1晶种层，连续致密。由图1(b)可知，在5°～50°衍射范围，除去α-Al2O3载体的特征峰，在9.02°(020)、17.94°(040)、26.98(060)、36.22°(080)和45.68°(0100)处均出现了高强度b-轴取向(0k0)晶面特征衍射峰，计算得到的晶体优先取向值KCPO(0k0)=0.93。因此，采用LB法制备的Silicalite-1晶粒层高度致密且呈b-轴取向。

图1以LB法在α-Al2O3载体表面组装的Silicalite-1型分子筛晶种层SEM照片和其XRD谱

结论

利用LB技术，首先在多孔α-Al2O3载体上制备了高度b-轴取向且致密的Silicalite-1分子筛晶粒层，再使用dimer-TPABr作为二次生长模板剂，提高Silicalite-1分子筛晶粒沿b-轴方向的生长速率，制备得到高度b-轴取向的ZSM-5分子筛膜。单组分气体实验结果显示合成的高度b-轴取向的ZSM-5分子筛膜连续致密无缺陷。