论文部分内容阅读
高真空环境中,某些航天器材料释放的有机分子污染物会沉积在航天器的光学系统、太阳能电池板等敏感部件表面,使其性能下降,甚至影响航天器的使用寿命,发展兼具分子吸附功能和热控功能的涂料型沸石分子筛涂层可有效解决在轨分子污染问题。本课题分别利用化学脱铝法、化学脱硅法及表面活性剂辅助脱硅法等制备了不同孔道结构的多级孔Y沸石分子筛,并进一步开展了不同多级孔Y沸石分子筛基分子吸附-热控涂层的制备及性能研究。主要研究结论如下:(1)通过对比13X、NaY、β和ZSM-5等微孔沸石的物相组成、表观形貌、孔道结构及甲苯分子吸附性能,优选出分子吸附性能最佳的NaY沸石分子筛为目标材料。研究了不同NaY沸石涂层的热控特性,证实沸石涂层具有优异的低吸辐比特性(αs～0.15,εH>0.90)。(2)微孔沸石孔径狭窄单一,难以吸附大直径污染物分子,采用化学脱铝法制备多级孔Y沸石分子筛。对比研究了一些常见酸的脱铝效果,无法获得高结晶度、高硅铝比的改性沸石样品。创新性地采用NH4HF2为代表的酸式氟化盐对NaY沸石进行脱铝改性处理,制备出具有高结晶度(～80%)和合适介孔率的多级孔Y沸石分子筛样品(0.3M NH4HF2-etched NaY,Vmeso:0.150 cm3/g,Vmesorate:39.2%),并系统研究了酸式氟化盐的脱铝机理。在上述研究基础上,采用高温水热脱铝法制备出超稳脱铝Y沸石(USY),并进一步以NH4HF2刻蚀改性USY沸石,去除非骨架铝,深入研究了高温水热脱铝和NH4HF2刻蚀改性协同调控沸石孔道结构的机制,成功获得了另一种多级孔 Y 沸石分子筛样品(0.3M NH4HF2-etched USY,Vmeso:0.133 cm3/g,Vmeso rate:3 5.8%)。(3)为进一步提高多级孔Y沸石分子筛的介孔率,采用化学脱硅法对NH4HF2-etched NaY、NH4HF2-etched USY沸石进行二次刻蚀改性,并分析了不同碱的脱硅机理。结果表明:NH4HF2脱铝刻蚀形成的不规则介孔附近骨架A1浓度低,对OH-排斥力弱,此处更容易进行脱硅反应;NaOH脱硅处理可得到介孔体积更大的多级孔沸石(NaOH/NH4HF2-etched NaY,Vmeso:0.284 cm3/g,Vmeso rate:46.7%;NaOH/NH4HF2-etched USY,Vmeso:0.234 cm3/g,Vmeso rate:43.1%),但多级孔沸石内部含有超大尺寸介孔(>30 nm);而NH4OH电离产生OH-的速率较慢,具有定向调控沸石孔道结构的作用,可有效提高沸石分子筛介孔率(NH4OH/NH4HF2-etched NaY,Vmeso:0.254 cm3/g,Vmeso rate:49.7%;NH4OH/NH4HF2-etched USY,Vmeso:0.184 cm3/g,Vmeso rate:42.3%)。(4)为获得介孔尺寸更可控的多级孔沸石分子筛样品,采用表面活性剂辅助脱硅法制备多级孔Y沸石分子筛。对NH4HF2-etched NaY、NH4HF2-etched USY样品的表面活性剂辅助脱硅改性处理过程进行了深入研究,阐明了表面活性剂辅助脱硅改性机理,证实表面活性剂辅助脱硅改性可有效减少沸石分子筛内部大尺寸不规则介孔数量,显著增加小尺寸介孔(～4 nm)数量。(5)多级孔Y沸石涂层的真空污染物分子吸附性能及热辐射性能研究。以灰皮电缆为污染源,研究了不同多级孔Y沸石涂层对污染物分子的吸附特性。与初始NaY沸石涂层相比,不同多级孔Y沸石涂层的真空污染物分子吸附性能均有一定的提高,特别是表面活性剂辅助脱硅改性多级孔Y沸石涂层,其分子吸附量增加～40 mg/g,吸附性能提高～30%;同时发现不同多级孔Y沸石涂层吸附污染物分子后,表面颜色加深,太阳吸收比稍微增加,但仍具有低吸辐比特性。