本项目国际上首次实现了分子筛膜材料的连续化合成。解决了无机分子筛膜材料生产的品质稳定性难题，保障了超低缺陷分子筛膜材料的大规模生产应用。 本项目基于国际首创的微波介电合成技术,通过微波连续镀膜装备的自主研发，进一步强化微波合成过程中的非热效应（如Maxwell-Wagner效应，选键活化效应等)，弱化热效应，在国际上首次实现了高质量分子筛膜材料的连续化生产。专家组鉴定意见为:项目自主开发了连续化微波镀膜技术、自动化膜管后处理技术、分子筛膜管质量在线检测技术，并研制了相关生产与检测设备，形成了自动化分子筛膜连续生产线，年产量大于2万平米，合格品率大于99%，优级品率大于90%。这些指标与代表国际领先水平的日本三井造船和三菱化学的数据相比，具有5倍以上的单线产能提升和15%以上的合格品率提升，解决了分子筛膜材料生产的品质稳定性难题。更为重要的是，利用微波合成技术将分子筛膜的构成晶体从微米级缩小至纳米级，极大程度上消除了传统方法无法解决的系统缺陷，优级品分子筛膜表现出世界领先的分离选择性，为分子筛膜超深度脱水应用奠定了重要基础。

渗透汽化分离过程不受汽液平衡的限制，因而在传统分离手段难以分离的恒沸物分 离、微量水脱除等方面具有独特的优越性。透汽化技术具有以下优点: 1）高效；2）运 行成本低，低能耗，一般比恒沸蒸馏法节能1/2～2/3，投资仅为蒸馏操作的50～60％； 3）产品质量好；4）绿色环保；5）过程简单，操作简便，便于放大和集成；6）可分离 近沸物、共沸物和恒沸物。

本项目采用自主研发的连续微波合成技术和装备，结合行业首创的分子筛膜快速在线监测方法，成果实现了高性能分子筛膜材料的连续化生产，并在此基础上通过高效率膜组件的研制和成套设备的设计制造。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 分离是工业生产过程中重要的单元操作过程之一，占到工业过程能耗的40-60%。降低分离过程能耗收到全球普遍重视，其中膜分离提供了一条重要的技术路线。本项目采用自主研发的连续微波合成技术和装备，结合行业首创的分子筛膜快速在线监测方法，成果实现了高性能分子筛膜材料的连续化生产，并在此基础上通过高效率膜组件的研制和成套设备的设计制造，在生命医药、新能源、高端化工等领域进行了分子筛膜有机溶剂超深度脱水的示范推广。项目成果（包含膜材料，膜组件、成套技术和装备）将助推我国医药、化工与新能源领域的节能降耗与产业升级，引领全球先进分离技术的行业发展。 已申请专利 23 项，其中发明专利 17 项（授权 1 项），实用新型专 利 5 项（授权 2 项），PCT1 项。在 Science, Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., J. Membr. Sci.等期刊发表顶尖论文 90 余篇。 创新点： （1）国际上首次实现了分子筛膜材料的连续化合成。解决了无机分子筛膜材料生产的品质稳定性难题，保障了超低缺陷分子筛膜材料的大规模生产应用。   （2）发展了具有独特流道结构的高效率膜组件，实现了膜组件产品的系列 化和标准化。   （3）国际上率先完成了分子筛膜用于有机溶剂超深度脱水的若干项标杆式工业应用。   图 3. 电子级 NMP 的现场精制的成套撬块化设备    

本发明公开了一种提高分子筛膜通量的方法，对在含有聚合物的载体（如纯有机载体或有机-无机复合载体）表面合成的分子筛膜进行加热处理，从而达到提高分子筛膜渗透通量的目的。先在载体表面制备分子筛膜，然后将膜材料整个置于加热炉内，按一定速率升温到一定温度后保持一段时间，然后再按一定速率降温至常温；将进行过加热处理的分子筛膜用于渗透汽化分离，与未处理的分子筛膜相比，膜的通量有明显提高。也可以在制备分子筛膜之前，对载体进行同样的热处理。本发明的热处理没有使分子筛膜产生额外缺陷，操作简单，分离性能提高显著，对分子筛膜的修饰有普遍适用性。

研究团队长期致力于配位聚合物多孔材料的设计、功能和机理研究，已发展了“动力学控制的柔性”（J.Am.Chem. Soc.2008, 130,6010;Natl. Sci. Rev.2018,5,907）、“亲水孔道捕获疏水分子”（Nat. Commun.2015,6,8697）、“控制客体分子构型调控吸附选择性”（Science 2017,356,1193）等多种吸附分离理论/概念。最近，他们又提出了一种新的吸附分离原理，称为中间尺寸分子筛（intermediate-sized molecular sieve，iSMS），能在复杂混合物只吸附中间尺寸的目标成分，解决类似苯乙烯分离提纯等重大需求。为实现这种特殊的吸附行为，多孔材料必须具有合适的柔性，从而结合热力学原理（太小的分子吸附能不足以打开柔性框架）和动力学原理（太大的分子尺寸超过打开的孔窗）排除非目标成分。他们设计合成了一例具有限制柔性的配位聚合物多孔材料MAF-41，实现了在乙苯、苯乙烯、甲苯和苯混合物中超高效纯化苯乙烯（选择性3300）的目标，只需一次吸附脱附循环，即可获得纯度99.9%+的苯乙烯。MAF-41还具有超高热稳定性（500 oC）、水稳定性（沸水，pH 3‒14）以及超疏水特性，有利于实际应用。

一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 分子筛是指具有规则分子级别孔道结构的结晶硅铝酸盐，广泛应用于催化与吸附分离工业过程。对于工业结构革新和绿色环保化工具有十分重要的意义。 我们长期从事分子筛材料的研究和开发工作，目的有多种先进的分子筛材料得以推出。 1应用于甲醇制烯烃反应的分子筛催化材料 我们基于对甲醇制烯烃反应与失活机理的理解，成功设计AlPO-34催化剂。AlPO-34骨架杂质量级的Si可产生痕量Brønsted酸中心，与反应物甲醇作用形成痕量苯基碳正离子进而引发烃池路线实现甲醇制烯烃反应，同时大大降低了甲醇制烯烃二次反应的发生。与工业化催化剂SAPO-34相比，AlPO-34将甲醇制烯烃反应中低碳烯烃收率提高一到两个百分点，稳态寿命提高一倍。根据目前所开车的60万吨MTO装置的经济效益测评,低碳烯烃收率每提高一个百分点,每年的净利润便可提高6000万元（授权发明专利：ZL201110226964.4）。 2分子筛超薄纳米片材料 分子筛超薄纳米片具有短的孔道和较开放的晶穴,在保持分子筛择形效果的同时可以有效降低客体分子的扩散阻力，在催化与吸附分离方面表现出更高的性能，受到广泛的关注。我们使用便宜易得的模板剂与阻隔剂，成功制备了b轴取向的50纳米以下的MFI分子筛纳米片，其生产成本不足目前文献报道的五分之一，产率高达80%，此方法极具工业应用前景。目前，该技术相关的发明专利已提交，处在审查阶段。 3Lewis酸分子筛的规模化制备 我们开辟全新的方法，通过合成后处理技术将Sn、Zr等孤立金属离子引入分子筛骨架，成功制备出一系列Lewis酸分子筛材料，并将其应用在多种催化反应中。其中，Sn-分子筛与Zr-分子筛在环氧化合物开环反应中表现出极其优异的性能，具有工业应用前景（授权发明专利：ZL201410169234.9；ZL201410620863.9）。 4应用于烟气脱硝Fe-分子筛催化剂的直接合成 Fe-分子筛催化剂是新一代烟气脱硝催化剂，其综合性能已经可以与传统V2O5-WO3/TiO2体系相媲美，且避免了使用高毒性组分V2O5所产生的环境污染问题，在欧美发达国家已得到推广应用。我们成功开发原位晶化法，一步直接制备Fe-分子筛，解决了Fe-分子筛制备复杂，重现性差的问题，同时大大降低Fe-分子筛的生产成本，所制备样品在烟气脱硝反应中表现出优于Johnson Matthey产品的性能（CN201410527707.8）。

揭示了沸石分子筛中硼中心的配位环境与催化丙烷脱氢性能的构效关系，率先提出双羟基硼物种作为丙烷脱氢的活性中心 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 开展沸石分子筛催化材料研究，阐明了惰性碳-氢键低温活化转化的机理，国际上率先提出分子围栏催化剂设计的新方法，克服了甲烷低温氧化中高甲烷转化率和高甲醇选择性不可兼得的领域难题，在70℃下突破性实现17.2%的甲烷转化率和92%的甲醇选择性；揭示了沸石分子筛中硼中心的配位环境与催化丙烷脱氢性能的构效关系，率先提出双羟基硼物种作为丙烷脱氢的活性中心，并在纯硅分子筛骨架中构筑具有此类硼中心开发出硼硅分子筛新材料，催化丙烷有氧脱氢中丙烷转化率达到41.6%，烯烃产物选择性超过80%（效率达到传统分子筛负载多聚硼材料的近十倍），为天然气和页岩气的高效利用提供了理论基础和技术支撑。 上述相关技术完成了实验室的小试研究，指标达到国际先进水平。准备进一步推进中。

1984年美国联合碳化公司开发出了一系列磷酸硅铝分子筛，其中SAPO-34分子筛具有类似菱沸石型结构，属于小孔沸石，可用作吸附剂，催化剂及催化剂载体。在甲醇制烯烃(MTO)反应中表现出了很好的催化活性，低碳烯烃选择性高达90%以上，其中乙烯的选择性可达50%以上，几乎没有C5以上产物。

本成果在世界上首次将"AIPO4" 、"TIO6"和"Si04"单元以规整结构的形式引入柴油加氢精制催化剂载体中,使催化剂具有更加优良的表面化学性质,促进硫、氮、芳烃的同步脱除。成果从2010年陆续在大庆石化、乌鲁木齐石化、辽阳石化柴油加氢精制装置实现工业应用,成功生产出符合国IV、国V柴油质量标准的清洁柴油,为我国柴油的质量升级提供了有力的技术支撑,取得了良好的经济效益和社会效益。

本发明提供了一种微米级分子筛负载型纳米铁材料的制备方法，该方法包括步骤：分子筛载体的预处理、微米级分子筛负载型纳米铁材料的制备。本发明以MCM-41介孔分子筛为载体，通过液相还原法在分子筛载体上原位生成纳米铁颗粒，其纳米铁质量负载率为25%-90%，制得的微米级分子筛负载型纳米铁材料的粒径范围为1.2μm-20μm，孔径范围为1.5nm-4.5nm。MCM-41介孔分子筛与纳米铁耦合后制备成高活性微米级负载型纳米铁材料，有益效果是有效的改善纳米铁在空气中的稳定性，提高纳米铁在水介质中的分散性，有效抑制纳米铁颗粒的团聚效应，增加了纳米铁材料的活性位点，提高纳米铁材料的表面活性。使其在水处理工艺中更易于分离回收，回收率可达100%。