DE102016101918A1

DE102016101918A1 - Herstellungsverfahren fiir orientierte Zeolith-Filme

Info

Publication number: DE102016101918A1
Application number: DE102016101918.6A
Authority: DE
Inventors: Tseng-Chang TSAI; Shang-Tien TSAI; Lin-Yi HUANG; Yuan-Chung HAO; Shiaw-Tseh Chiang
Original assignee: Hawing Gems Tech Co Ltd; Hawing Gems Technology Co Ltd
Current assignee: Hawing Gems Tech Co Ltd; Hawing Gems Technology Co Ltd
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2016-08-18
Also published as: TWI552879B; US20160236942A1; US9822011B2; TW201628849A

Abstract

Ein Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film umfasst die Vorbereitung eines Metallsubstrats, die Vorbereitung eines Zeolith-Kristalls, dessen Seitenverhältnis (aspect ratio) mindestens 2 ist, wobei der besagte Zeolith-Kristall auf dem besagten Metallsubstrat positioniert wird, um ein erstes Metallsubstrat zu erhalten, wobei eine Präkursor-Lösung, die ein erstes Strukturausrichtungsmittel und ein Lösungsmittel aufweist, auf die Oberfläche des besagten ersten Metallsubstrates aufgetragen wird, um ein zweites Metallsubstrat zu erhalten, wobei das besagte zweite Metallsubstrat und ein Lösungsmittel, dessen Menge vorher ermittelt wurde, zusammen in einem abgedichteten Behälter gegeben werden, der für eine mindestens 15 Minuten dauernde Reaktion auf 100 bis 550°C erhitzt wird, damit ein orientierter Zeolith-Film produziert werden kann, der eine gleichmäßige Dicke aufweist und die Oberfläche des besagten Metallsubstrates komplett bedecken kann, sodass ein verdichteter Film gebildet wird, um eine Erhöhung der Antikorrosionsfähigkeit zu erreichen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Zeolith-Film, insbesondere ein Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film.
Stand der Technik
Um Metallprodukte vor Korrosion zu schützen, ist es eine übliche Methode, dass Phosphat und Chromat für eine Oberflächenbehandlung des Metalls verwendet werden, damit die Haltbarkeit der Metallprodukte erhöht werden kann. Jedoch haben mehrere Länder Gesetze (RoHS Restriction of the use of certain hazardous substance in electronics equipment) erlassen, um die Verwendung von Chrom (VI), Blei und Quecksilber und anderen chemischen Stoffen in Elektrogeräten und Haushaltsgeräten zu beschränken. Folglich wurde in den letzten Jahren ein Zeolith-Film entwickelt, der auf der Oberfläche des Metalls aufgebracht werden kann, um die Korrosionsgeschwindigkeit der Oberfläche zu reduzieren, was eine neue zunehmend wichtige Behandlungstechnik für Metalloberflächen ist.
Das übliche Herstellungsverfahren für Zeolith-Filme ist eine nasse hydrothermale Filmverarbeitungsmethode. Dabei wird ein Tetraethylorthosilikat in eine Tetrapropylammoniumhydroxid-Lösung eingegossen und danach vier Stunden lang gerührt, um eine Präkursor-Lösung zu erhalten. Danach wird die besagte Präkursor-Lösung in einen Polytetrafluorethylen-Reaktor gefüllt, das behandelte Metallsubstrat in die besagte Präkursor-Lösung eingetaucht und dann wird der besagte Polytetrafluorethylen-Reaktor dicht verschlossen und bei 180°C erfolgt für mindestens 12 Stunden eine Reaktion, bei der auf dem Metallsubstrat ein herkömmlicher Zeolith-Film produziert wird.
Der besagte herkömmliche Zeolith-Film kann einen Dampf von außen und den Sauerstoff von außen abhalten, um so den Effekt zu erreichen, dass das besagte Metallsubstrat geschützt wird und die Korrosionsgeschwindigkeit reduziert wird. Jedoch sind in diesen herkömmlichen Zeolith-Filmen, die nach dem üblichen Herstellungsverfahren für Zeolith-Filme produziert werden, die Zeolith-Kristalle zufällig angeordnet, sodass die Blockierung des Dampfs und des Sauerstoffs von außen nicht ausreichend gut ist. Falls man einen Zeolith-Film mit einer guten Antikorrosionsfähigkeit braucht, muss die Dicke erhöht werden, da andernfalls kein Film mit einer guten Antikorrosionsfähigkeit produziert werden kann. Außerdem ist es in dem besagten Herstellungsverfahren für Zeolith-Filme nötig, eine große Menge der besagten Präkursor-Lösung zu verwenden, damit das besagte Metallsubstrat komplett in die besagte Präkursor-Lösung eingetaucht werden kann und die Reaktion gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche des besagten Metallsubstrats ausgeführt werden kann. Während des Reaktionsprozesses verursacht die alkalische Präkursor-Lösung jedoch eine Korrosion des Metallsubstrats, sodass die mechanische Festigkeit des Metallsubstrats reduziert wird. Zudem umfasst das in der Reaktion teilnehmende Präkursor-Lösungsmittel außerdem Tetrapropylammoniumhydroxid, Tetraethylorthosilikat und andere Rohmaterialen, wobei die Flüssigkeiten wegen der schweren Trennung verworfen werden müssen, wobei sich die produzierte Menge dieses Flüssigabfalls während der Verarbeitung der besagten Zeolith-Filme akkumuliert, was offensichtlich im Widerspruch zu dem Trend zur Schonung der Umwelt steht.
Bezugnehmend auf die vorstehende Beschreibung ist es nötig, ein Herstellungsverfahren für Zeolith-Filme anzubieten, um die oben erwähnten Probleme aus dem besagten herkömmlichen Herstellungsverfahren für Zeolith-Filme zu vermeiden.
Inhalt der Erfindung
Die Erfindung stellt ein Herstellungsverfahren für Zeolith-Filme bereit, um einen orientierten Zeolith-Film mit guter Antikorrosionsfähigkeit herzustellen.
Die Erfindung stellt ein Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film bereit, die die Bereitstellung eines Metallsubstrats und die Bereitstellung eines Zeolith-Kristalls mit einem Seitenverhältnis (aspect ratio) in der Höhe von mindestens zwei umfasst, wobei der besagte Zeolith-Kristall auf dem besagten Metallsubstrat positioniert wird, um ein erstes Metallsubstrat zu erhalten, wobei eine Präkursor-Lösung, die ein erstes Strukturausrichtungsmittel und ein Lösungsmittel aufweist, mit der Oberfläche des besagten ersten Metallsubstrats in Kontakt gebracht wird, um ein zweites Metallsubstrat zu erhalten, wobei das besagte zweite Metallsubstrat und ein Lösungsmittel, dessen Menge vorher ermittelt wurde, zusammen in einem abgedichteten Behälter platziert werden, der für mindestens 15 Minuten für eine Reaktion auf 100°C bis 550°C erhitzt wird.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film wächst der besagte Zeolith-Kristall entlang der b-Achse, sodass ein bestimmtes Seitenverhältnis erhalten werden kann.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film beträgt die Größe des besagten Zeolith-Kristalls 60 nm bis 3 μm und dessen Dicke beträgt 30 nm bis 1,5 μm.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film beträgt die Größe des besagten Zeolith-Kristalls 300 bis 1200 nm und dessen Dicke beträgt 100 nm bis 600 μm.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film wird der besagte Zeolith-Kristall dadurch erhalten, dass mit einer Reaktionsflüssigkeit eine hydrothermalen Synthese für 2 bis 30 Stunden bei 120 bis 180°C durchgeführt wird, wobei die besagte Reaktionsflüssigkeit ein Lösungsmittel, ein zweites Strukturausrichtungsmittel und eine Siliziumquelle umfasst.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film erfolgt vor der hydrothermalen Synthese der besagten Reaktionsflüssigkeit für 4 Stunden eine Reifung bei 20 bis 40°C.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film umfasst die besagte Reaktionsflüssigkeit 91% bis 92% eines Lösungsmittels, 1% bis 2% eines zweiten Strukturausrichtungsmittels und 6% bis 7% einer Siliziumquelle, wobei die Prozentangaben als Gewichtsprozent angegeben sind.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film ist das besagte Lösungsmittel Wasser, das besagte zweite Strukturausrichtungsmittel ist Tetrapropylammoniumhydroxid und die besagte Siliziumquelle ist Tetraethylorthosilikat.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film sind das besagte zweite Strukturausrichtungsmittel und das besagte erste Strukturausrichtungsmittel die gleiche chemische Verbindung.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film überschreitet die gesamte Menge des besagten Lösungsmittels nicht 0,5 ml, wenn das Volumen des besagten abgedichteten Behälters 24,4 ml beträgt.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film umfasst die besagte Präkursor-Lösung ein erstes Strukturausrichtungsmittel, dessen Stoffmengenkonzentration 0,01 bis 0,06 M ist.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film ist das besagte erste Strukturausrichtungsmittel Tetrapropylammoniumhydroxid und das besagte Lösungsmittel ist Wasser.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film wird das besagte erste Metallsubstrat in die besagte Präkursor-Lösung für 0,5 bis 3 Sekunden eingetaucht, damit die besagte Präkursor-Lösung gleichmäßig an der Oberfläche des besagten ersten Metallsubstrats gebunden werden kann.
Zusätzlich umfasst das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film, dass der besagte Zeolith-Kristall kalziniert wird, und dieser kalzinierte Zeolith-Kristall wird auf dem besagten Metallsubstrat positioniert, um das besagte erste Metallsubstrat zu erhalten.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film wird der besagte Zeolith-Kristall bei 300 bis 700°C für mehr als 5 Minuten kalziniert.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film sind die Zeolith-Kristalle, deren Seitenverhältnis mindestens 2 ist, auf der Oberfläche des besagten Metallsubstrates flach positioniert. Da die besagten Zeolith-Kristalle selbst eine Direktionalität haben, wachsen diese Zeolith-Kristalle in dem abgedichteten Behälter dann entlang der Oberfläche des Metallsubstrates, anstatt entlang der anderen Richtungen zu wachsen. Somit hat der Zeolith-Film auch eine Direktionalität und eine gleichmäßige Dicke, wobei ein kompletter verdichteter Film gebildet wird, der die Oberfläche des besagten Metallsubstrates bedeckt, wodurch der Effekt erzielbar ist, dass die Antikorrosionsfähigkeit des besagten orientierten Zeolith-Films erhöht wird.
Der erfindungsgemäße orientierte Zeolith-Film weist gute Verdichtung auf, sodass die Metalloberfläche durch eine dünne Schicht vor einer Korrosion geschützt werden kann. Somit ist der Effekt erzielbar, dass die Dicke des besagten orientierten Zeolith-Films reduziert werden kann.
Die besagte Präkorsor-Lösung wird an das besagte erste Metallsubstrat angelagert, wobei anschließend eine Dampfphase dadurch hergestellt wird, dass die besagte Präkursor-Lösung in einem abgedichteten Zustand bei Hochtemperatur gelagert wird. Danach verwachsen die besagten Zeolith-Kristalle miteinander, wobei der besagte orientierte Zeolith-Film erhalten wird. Folglich wurde das besagte erste Strukturausrichtungsmittel aus der besagten Präkursor-Lösung effektiv eingesetzt, wobei während der Reaktion unter Wärmeeinwirkung im besagten abgedichteten Behälter keine zusätzliche Präkursor-Lösung benötigt wird. Deshalb wird die große Menge an Flüssigkeitsabfällen reduziert, sodass der Effekt erzielt wird, dass die Umweltverschmutzung durch die Herstellung des besagten orientierten Zeolith-Films reduziert wird.
Der besagte orientierte Zeolith-Film muss nur eine geringe Dicke aufweisen, um eine gute Antikorrosionsfähigkeit bereitzustellen, weil die besagten Zeolith-Kristalle entlang einer bestimmten Richtung wachsen, sodass ein transparenter Zeolith-Film mit einer hohen Direktionalität mit einer Dicke von 30 nm bis 1,5 μm nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erhältlich ist. Somit ist dieser Zeolith-Film für jeden Antikorrosionsbereich mit der Anforderung an eine Lichtdurchlässigkeit verwendbar und es wird der Effekt erzielt, dass die Anwendbarkeit der besagten orientierten Zeolith-Filme erhöht wird.
Die besagten flachen Zeolith-Kristalle sind automatisch durch deren Seite mit der größeren Fläche auf dem besagten Metallsubstrat angeordnet. Dadurch wird gewährleistet; dass der besagte Zeolith-Film komplett und gleichmäßig auf dem besagten Metallsubstrat ausgebildet werden kann, indem die besagten Zeolith-Kristalle lediglich gemahlen sein müssen, wobei durch eine Reaktion für 3 Stunden in dem besagten abgedichteten Behälter der besagte orientierte Zeolith-Film produziert werden kann, wobei im Vergleich mit dem üblichen Herstellungsverfahren für Zeolith-Filme, die mindestens 12 Stunden dauert, die Reaktionszeit verkürzt ist und die Herstellung vereinfacht werden kann.
Zudem werden nach dieser Erfindung die besagten Zeolith-Kristalle kalziniert, danach werden die kalzinierten Zeolith-Kristalle für den besagten orientierten Zeolith-Film weiterverarbeitet. Somit hat der besagte orientierte Zeolith-Film zusätzlich eine Antikorrosionseigenschaft, wobei außerdem die Haftfestigkeit zwischen dem besagten orientieren Zeolith-Film und dem besagten Metallsubstrat erheblich erhöht werden kann und ferner die Haltbarkeit der besagten orientierten Zeolith-Filme erhöht wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine SEM-Aufnahme der Zeolith-Kristalle aus Gruppe A1,
2 ist eine SEM-Aufnahme der Zeolith-Kristalle aus Gruppe A2,
3 ist eine SEM-Aufnahme der Zeolith-Kristalle aus Gruppe A3,
4 ist eine SEM-Aufnahme der Zeolith-Kristalle aus Gruppe A4,
5a ist eine SEM-Aufnahme des ersten Metallsubstrats aus Gruppe B in einer Draufsicht,
5b ist eine SEM-Aufnahme des ersten Metallsubstrats aus Gruppe B im Schnitt,
6a ist eine SEM-Aufnahme des orientierten Zeolith-Films aus Gruppe C1 in einer Draufsicht,
6b ist eine SEM-Aufnahme des orientierten Zeolith-Films aus Gruppe C1 im Schnitt,
6c ist eine SEM-Aufnahme des orientierten Zeolith-Films aus Gruppe C2 in einer Draufsicht,
6d ist eine SEM-Aufnahme des orientierten Zeolith-Films aus Gruppe C2 im Schnitt,
7 ist ein XRD-Diagramm des jeweiligen orientierten Zeolith-Films aus den Gruppen D1 bis D4 und der Kontrollgruppe D0,
8 ist ein Tafel-Diagramm (Tafel plot) der jeweiligen orientierten Zeolith-Filme aus den Gruppen D1 bis D4 und den Kontrollgruppen D0 und D0',
9 ist ein XRD-Diagramm von den jeweiligen orientierten Zeolith-Filmen aus den Gruppen E1 bis E4 und der Kontrollgruppe E0,
10 ist ein Tafel-Diagramm (Tafel plot) von den jeweiligen orientierten Zeolith-Filmen aus den Gruppen E1 bis E4 und der Kontrollgruppe E0,
11a ist eine SEM-Aufnahme des orientierten Zeolith-Films aus Gruppe E1 in einer Draufsicht,
11b ist eine SEM-Aufnahme des orientierten Zeolith-Films aus Gruppe E1 im Schnitt,
12a ist eine SEM-Aufnahme der orientierten Zeolith-Film aus Gruppe E2 in einer Draufsicht,
12b ist eine SEM-Aufnahme des orientierten Zeolith-Films aus Gruppe E2 im Schnitt,
13a ist eine SEM-Aufnahme des orientierten Zeolith-Films aus Gruppe E3 in einer Draufsicht,
13b ist eine SEM-Aufnahme des orientierten Zeolith-Films aus Gruppe E3 im Schnitt,
14 ist eine SEM-Aufnahme des orientierten Zeolith-Films aus Gruppe E4 in einer Draufsicht,
Ausführliche Beschreibung
Um die besagte Erfindung, weitere Ziele, Merkmale und Vorteile klarer verständlich zu machen, wird in der nachfolgenden Ausführungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei eine ausführliche Beschreibung unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen erfolgt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film, wobei das Herstellungsverfahren eine trockene Filmverarbeitungsmethode umfasst, die ein vorbereitetes Metallsubstrat und einen vorbereiteten Zeolith-Kristall verwendet, wobei der besagte Zeolith-Kristall auf dem besagten Metallsubstrat positioniert wird, um das erste Metallsubstrat zu erhalten, wobei eine Präkursor-Lösung, die ein erstes Strukturausrichtungsmittel aufweist, mit der Oberfläche des besagten ersten Metallsubstrats in Kontakt gebracht wird, um ein zweites Metallsubstrat zu erhalten, wobei das besagte zweite Metallsubstrat und ein Lösungsmittel, dessen Menge vorher ermittelt wurde, zusammen in einem abgedichteten Behälter platziert werden, der für mindestens 15 Minuten für eine Reaktion auf 100 bis 550°C erhitzt wird.
Vorzugsweise ist das Material des besagten Metallsubstrats eine Legierung aufweist, die aus einer Kombination an Metallen besteht, die aus einer Gruppe gewählt sind, die Aluminium, Magnesium, Eisen, Stahl und Kupfer umfasst, wobei in diesem Ausführungsbeispiel das Material des besagten Metallsubstrats eine Magnalium-Legierung ist.
Ferner ist das Seitenverhältnis des besagten Zeolith-Kristalls mindestens 2, sodass der besagte Zeolith-Kristall eine Direktionalität aufweist. Beispielsweise beträgt die Größe des besagten Zeolith-Kristalls 60 nm bis 3 μm, wobei die Dicke des besagten Zeolith-Kristalls zwischen 30 nm und 1,5 μm beträgt, wobei die Größe des besagten Zeolith-Kristalls die Länge der längsten Achse angibt, wobei die Dicke des besagten Zeolith-Kristalls die Länge der kürzesten Achse angibt, wobei das Seitenverhältnis als das Verhältnis der Größe zur Dicke definiert ist.
Der Zeolith-Kristall in diesem Ausführungsbeispiel ist ein reines Silizium-Zeolith ohne Aluminium (nämlich Silikat-1), wobei der besagte Zeolith-Kristall dadurch erhältlich ist, dass für die Reaktionsflüssigkeit für 2 bis 30 Stunden einer hydrothermalen Synthese in einem Autoklaven bei 120 bis 180°C durchgeführt wird, wobei die besagte Reaktionsflüssigkeit ein Lösungsmittel, ein zweites Strukturausrichtungsmittel und eine Siliziumquelle umfasst. Das besagte Lösungsmittel ist frei aus einer Gruppe gewählt, die Wasser und Ethanol umfasst, wobei das besagte zweite Strukturausrichtungsmittel ein anorganisches Alkali oder eine organische Base mit Stickstoff ist, das für die Synthese der besagten Zeolith-Kristalle mit einer flachen äußeren Form verwendet wird, wobei zum Beispiel als anorganisches Alkali Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, usw. verwendet werden kann, wobei die organische Base mit Stickstoff Tetramethylammoniumhydroxid (TMAOH), Tetramethylammoniumbromid (TMABr), Tetraethylammoniumhydroxid (TEAOH), Tetraethylammoniumbromid (TEABr), Tetrapropylammoniumhydroxid (TPAOH), Tetrapropylammoniumbromid (TPABr) usw. verwendet werden kann. Die besagte Siliziumquelle kann Tetramethylorthosilikat, Tetraethylorthosilikat, Tetrapropylorthosilikat, Tetrabutylorthosilikat, Tetrapentylorthosilikat, Tetradecylorthosilikat oder Siliziumdioxid-Nanopartikel, usw. sein.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das besagte Lösungsmittel Wasser, das besagte zweite Strukturausrichtungsmittel ist Tetrapropylammoniumhydroxid, die besagte Siliziumquelle ist Tetraethylorthosilikat, und die Reaktionsflüssigkeit umfasst 91% bis 92% des besagten Lösungsmittels, 1% bis 2% des besagten zweiten Strukturausrichtungsmittels und 6% bis 7% der besagten Siliziumquelle, wobei die Mengen als Gewichtsprozent angegeben sind. Die besagte Reaktionsflüssigkeit wird vor der hydrothermalen Synthese bei 20 bis 40°C für 4 Stunden vor der hydrothermalen Synthese gealtert. Danach werden 21,62 ml der besagten Reaktionsflüssigkeit in den 24,40 ml großen Autoklaven überführt, der aus Polytetrafluorethen gefertigt ist. Danach wird eine hydrothermale Synthese bei 165°C für 10 bis 15 Stunden durchgeführt und nach einer Trocknung in der Zentrifuge werden die besagten Zeolith-Kristalle mit einem Seitenverhältnis von 2 bis 50, einer Größe von ca. 300 bis 1200 nm und einer Dicke von ca. 100 bis 600 nm erhalten, wobei die besagten Zeolith-Kristalle entlang der b-Achse in einer flachen Form wachsen. Die vorstehende Beschreibung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Herstellung der besagten Zeolith-Kristalle, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt sein soll.
Ferner werden die besagten Zeolith-Kristalle auf das besagte Metallsubstrat überführt, um ein erstes Metallsubstrat zu erhalten. Die besagten Zeolith-Kristalle werden zu einer homogen gemischten Dispersion verarbeitet, um eine Beschichtungsflüssigkeit zu erhalten. Danach wird diese Beschichtungsflüssigkeit durch Sprühen, Bestreichen oder Eintauchen, oder dergleichen, auf die Oberfläche des besagten Metallsubstrats aufgetragen, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die besagten Zeolith-Kristalle durch Mahlen auf dem besagten Metallsubstrat ausgerichtet. Falls die besagten Zeolith-Kristalle nicht durch die im Verhältnis größere Fläche in Kontakt mit dem besagten Metallsubstrat stehen, drehen sich die besagten Zeolith-Kristalle wegen des Seitenverhältnisses der besagten Zeolith-Kristalle, das mindestens 2 ist, durch die Instabilität automatisch auf der Oberfläche des Metallsubstrats, solange bis die besagten Zeolith-Kristalle umfallen und mit der größten Fläche mit dem Metallsubstrat in Kontakt stehen, sodass ein Gleichgewichtszustand erreicht wird. Deswegen reicht es, die besagten Zeolith-Kristalle einfach auf die Oberfläche des besagten Metallsubstrats zu sprühen, wobei die besagten Zeolith-Kristalle danach homogen auf dem besagten Metallsubstrat ausgerichtet werden, dadurch dass die besagten Zeolith-Kristalle gemahlen werden, wobei „Mahlen” in dieser Beschreibung bedeutet, dass ein Reibungselement zum Reiben in Kontakt mit den besagten Zeolith-Kristallen gebracht wird, wobei dieses Reibungselement parallel zu der Oberfläche des besagten Metallsubstrats bewegt wird, wobei auf die besagten Zeolith-Kristalle eine Kraft wirkt und die besagten Zeolith-Kristalle demzufolge homogen auf der besagten Metalloberfläche verteilt werden, um das besagte erste Metallsubstrat zu erhalten.
Ferner wird die besagte Präkursor-Lösung auf der Oberfläche des besagten ersten Metallsubstrats aufgetragen, um ein zweites Metallsubstrat zu erhalten, wobei die besagte Präkursor-Lösung aufgesprüht wird oder das besagte erste Metallsubstrat in die besagte Präkursor-Lösung für 0,5 bis 3 Sekunden eingetaucht wird, um die Präkursor-Lösung an der Oberfläche des besagten ersten Metallsubstrats homogen anhaften zu lassen. Ferner umfasst das besagte Präkursor-Lösung das besagte erste Strukturausrichtungsmittel und ein Lösungsmittel, wobei das besagte Lösungsmittel frei aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Wasser und Ethanol umfasst, wobei das besagte erste Strukturausrichtungsmittel ein anorganisches Alkali oder eine organische Base mit Stickstoff beinhaltet, beispielsweise ist das anorganische Alkali Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, oder Ähnliches, wobei die organische Base Tetramethylammoniumhydroxid, Tetramethylammoniumbromid, Tetraethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumbromid, Tetrapropylammoniumhydroxid oder Tetrapropylammoniumbromid oder Ähnliches ist, wobei das besagte zweite Strukturausrichtungsmittel und das besagte erste Strukturausrichtungsmittel die gleiche chemische Verbindung oder unterschiedliche chemische Verbindungen sind, wobei das besagte erste Strukturausrichtungsmittel vorzugsweise die gleiche chemische Verbindung wie das besagte zweite Strukturausrichtungsmittel ist, um den besagten orientierten Zeolith-Film herzustellen, wobei somit die Bedingung erfüllt wird, dass die Zeolith-Kristalle zu einem kontinuierlichen Film wachsen können. In diesem Ausführungsbeispiel ist das besagte erste Strukturausrichtungsmittel Tetrapropylammoniumhydroxid, das besagte Lösungsmittel ist Wasser und die besagte Präkursor-Lösung ist gleich dem besagten ersten Strukturausrichtungsmittel, dessen Stoffmengenkonzentration 0,01 bis 0,06 M ist, wobei nachdem das besagte erste Metallsubstrat in die besagte Präkursor-Lösung für ca. 1 Sekunde eingetaucht wurde, das besagte erste Metallsubstrat schnell herausgezogen wird, um das besagte zweite Metallsubstrat zu erhalten. Zu beachten ist, dass aufgrund dessen, dass die Zeolith-Kristalle mit der größten Fläche in Kontakt mit dem besagten Metallsubstrat stehen und die Zeolith-Kristalle und das besagte Metallsubstrat mittels Van-der-Waals Kräften fest miteinander verbunden sind, es folglich in dieser Situation nicht so einfach ist, dass die besagten Zeolith-Kristalle von der Oberfläche des besagten Metallsubstrats abfallen, wenn das besagte erste Metallsubstrat schnell in die besagte Präkursor-Lösung eingetaucht wird. Vorzugsweise umfasst die besagte Präkursor-Lösung das besagte erste Strukturausrichtungsmittel, dessen Stoffmengenkonzentration 0,02 bis 0,04 M beträgt, um die homogen verdichteten akkumulierten Zeolith-Kristalle zu erhalten.
Ferner sind das besagte zweite Metallsubstrat und das besagte Lösungsmittel, dessen Menge vorher ermittelt wurde, in einem besagten abgedichteten Behälter eingefüllt und eine Reaktion wird bei 100 bis 550°C für mindestens 15 Minuten bis 60 Stunden durchgeführt, während dem Reaktionsschritt unter erhöhten Temperaturen in dem besagten abgedichteten Behälter wachsen die besagten Zeolith-Kristalle entlang der b-Achse, wodurch die Lücken zwischen den besagten Zeolith-Kristallen verschwinden, sodass diese Methode geeignet ist, um einen kontinuierlichen orientierten Zeolith-Film herzustellen, der eine große Fläche bedeckt, wobei die Dicke der besagten orientierten Zeolith-Films anhand der Anzahl an gestapelten Ebenen an besagten Zeolith-Kristallen ermittelt werden kann, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Dicke des besagten Zeolith-Films vorzugsweise 100 nm bis 1,5 μm beträgt und der besagte Zeolith-Film transparent ist. Dadurch wird die zukünftige Anwendbarkeit der besagten orientieren Zeolith-Filme erhöht. Zudem läuft die Reaktion unter der Bedingung ab, dass das besagte Lösungsmittel nicht in Kontakt mit dem besagten zweiten Metallsubstrat steht. Beispielsweise ist das besagte Lösungsmittel auf dem Boden des besagten abgedichteten Behälters bereitgestellt und das besagte zweite Metallsubstrat ist in einer erhöhten Position vorgesehen, um einen Kontakt zwischen dem besagten Lösungsmittel und dem besagten zweiten Metallsubstrat zu vermeiden. Die vorab genannte „vorher ermittelte Menge” bedeutet, dass die Menge so festgelegt ist, dass das besagte Lösungsmittel in der vorher ermittelten Menge komplett im Gaszustand vorliegt, wenn die Temperatur 100 bis 550°C beträgt, und nicht im flüssigen Zustand existiert. Aufgrund der ausgewählten Heiztemperatur und des Sättigungsdampfdrucks des besagten Lösungsmittels kann das Maximum für die „vorher ermittelte Menge” berechnet werden, was mit dem allgemeinen Wissen eines. Fachmanns in dem erfindungsgemäßen Fachbereich selbstverständlich ist und ausgeführt werden kann. Falls die gesamte Menge des besagten Lösungsmittels mehr als das Maximum des vorher ermittelten Menge beträgt, liegt das besagte Lösungsmittel während der Reaktion in einem Gleichgewicht zwischen dem Gaszustand und der Flüssigphase vor, wobei viele kleine Tropfen entstehen und sich im Raum des besagten abgedichteten Behälters verteilen, wobei folglich die Tropfen an der Oberfläche des besagten zweiten Metallsubstrats anhaften, wodurch die Dicke des resultierenden orientierten Zeolith-Films ferner ungleichmäßig wird und dieser leicht brechen kann. In diesem Ausführungsbeispiel ist das besagte zweite Metallsubstrat in einem abgedichteten Behälter platziert, dessen Aufnahmevolumen 24,04 ml beträgt, wobei der besagte abgedichtete Behälter ein Autoklav ist, der aus Polytetrafluorethen gefertigt ist, wobei 0,01 bis 0,02 ml Lösungsmittel zur Reaktion unter erhöhten Temperaturen hinzufügt werden, wobei das besagte Lösungsmittel Wasser ist.
Nachdem die erfindungsgemäßen Zeolith-Kristalle hergestellt wurden, werden die besagten Zeolith-Kristalle außerdem kalziniert. Dann werden die kalzinierten Zeolith-Kristalle auf der besagten Oberfläche des Metallsubstrats positioniert. Ferner werden die besagten Zeolith-Kristalle bei einer geeigneten Temperatur für eine gewisse Zeit kalziniert, um das besagte zweite Strukturausrichtungsmittel, das an dem besagten Metallsubstrat anhaftet, zu entfernen. Zu beachten ist, dass, wenn die Temperatur zu niedrig ist, das besagte zweite Strukturausrichtungsmittel nicht komplett entfernt wird, wobei, wenn die Temperatur zu hoch ist, die Struktur der besagten Zeolith-Kristalle zerstört werden kann. Wenn die Kalzinierungsdauer zu kurz ist, ist es außerdem nicht leicht, dass das besagte zweite Strukturausrichtungsmittel entfernt wird, wobei, wenn die Kalzinierungsdauer zu lang ist, viel Energie verschwendet wird, sodass demzufolge die Produktionskosten der besagten orientieren Zeolith-Filme erhöht sind. In diesem Ausführungsbeispiel werden die besagten Zeolith-Kristalle bei 300 bis 700°C für 5 Minuten bis 8 Stunden kalziniert, um das besagte zweite Strukturausrichtungsmittel, das an den besagten Zeolith-Kristallen anhaftet, zu entfernen.
Da das besagte zweite Strukturausrichtungsmittel an den besagten Zeolith-Kristallen anhaftet und die Poren zwischen den besagten Zeolith-Kristallen ausfüllt, hat der orientierte Zeolith-Film, der aus nicht-kalzinierten Zeolith-Kristallen hergestellt ist, schätzungsweise eine gute Antikorrosionseigenschaft, weil die Poren von dem besagten zweiten Strukturausrichtungsmittel ausgefüllt werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird gezeigt, dass, wenn die besagten Zeolith-Kristalle zuerst kalziniert werden, um das besagte zweite Strukturausrichtungsmittel zu entfernen, und danach diese kalzinierten Zeolith-Kristalle für die Herstellung des besagten orientierten Zeolith-Films genutzt werden, die Antikorrosionsfähigkeit des besagten orientierten Zeolith-Films nicht erheblich beeinflusst wird, wobei aber gleichzeitig die Bindungsstärke zwischen dem besagten orientierten Zeolith-Film und dem besagten Metallsubstrat erhöht ist, sodass der besagte orientierte Zeolith-Film sich folglich nicht leicht von dem besagten Metallsubstrat ablösen kann.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass normalerweise, wenn die nicht-kalzinierten Zeolith-Kristalle benutzt werden, das besagte zweite Metallsubstrat für die Reaktion nur auf 100 bis 300°C erhitzt werden kann, um eine Zersetzung des besagten zweiten Strukturausrichtungsmittels zu vermeiden. Folglich weisen diese Zeolith-Kristalle eine große Menge des zweiten Strukturausrichtungsmittelsauf, um die Antikorrosionsfähigkeit des besagten Zeolith-Films zu erhöhen. Wenn die kalzinierten Zeolith-Kristalle verwendet werden, kann das besagte zweite Metallsubstrat hingegen für die Reaktion auf bis zu 550°C erhitzt werden, sodass die Reaktionsgeschwindigkeit für diese Zeolith-Kristalle durch die höhere Temperatur erhöht werden kann, was nützlich für die Erhöhung der Antikorrosionsfähigkeit der besagten orientierten Zeolith-Filme ist.
Deswegen wird nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film ein wenig der besagten Präkursor-Lösung auf die Oberfläche des besagten ersten Metallsubstrats aufgebracht, um das besagte zweite Metallsubstrat zu erhalten. Danach wird die restliche Präkursor-Lösung während der Reaktion unter erhöhten Temperaturen nicht benötigt, sodass dadurch die Menge der besagten Präkursor-Lösung erheblich reduziert werden kann. Somit ist durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film eine Reduktion der Mengen des entstehenden Flüssigabfalls möglich. Wenn die besagten Zeolith-Kristalle auf dem besagten Metallsubstrat positioniert werden, werden die besagten Zeolith-Kristalle außerdem mit deren größter Oberfläche in Kontakt mit dem besagten Metallsubstrat gebracht, wobei die Reaktion unter erhöhten Temperaturen weiterläuft, sodass die besagten Zeolith-Kristalle entlang der Oberfläche wachsen können, wobei die besagten Zeolith-Kristalle und die besagte Oberfläche miteinander verbunden werden, sodass der orientierte Zeolith-Film synthetisiert wird, wobei der orientierte Zeolith-Film das ganze besagte Metallsubstrat kontinuierlich und komplett bedeckt. Somit wird die Antikorrosionswirkung verbessert, sodass eine gute Antikorrosionswirkung dann verfügbar ist, wenn die Dicke der orientierten Zeolith-Filme nur mehrere hundert Nanometers beträgt.
Um zu beweisen, dass die besagten orientierten Zeolith-Filme eine gute Antikorrosionseigenschaft aufweisen und um die Form und das Aussehen der besagten Zeolith-Kristalle klar zu beobachten, wurden die nachfolgenden Tests durchgeführt.
(A) Form und Aussehen der Zeolith-Kristalle
Für die Zeolith-Kristalle aus Test (A) umfasst die Reaktionsflüssigkeit 19,15 g deionisiertes Wasser, wobei das deionisierte Wasser mit 1,08 g Tetrapropylammoniumhydroxid, dessen Konzentration 40% ist, homogen gemischt wird, wobei danach 1,39 g Tetraethylorthosilikat zugegeben werden und nochmals gemischt wird, wobei die besagte Reaktionsflüssigkeit bei 25°C für 4 Stunden gealtert wird und in den besagten Autoklaven überführt wird, wobei dessen Volumen 24,4 ml ist, wobei durch eine hydrothermale Synthese bei etwa 165°C für jeweils 10, 12, 14, 15 Stunden die besagten Zeolith-Kristalle erhalten werden, die jeweils die Gruppe A1 bis A4 bilden, und wobei die Form und das Aussehen der besagten Zeolith-Kristalle in 1 bis 4 gezeigt ist, welche Aufnahmen mittels eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) zeigen.
Die Seitenverhältnisse der besagten Zeolith-Kristalle aus den Gruppen A1 bis A4 betragen mindestens 2 und die Zeolith-Kristalle wachsen während der hydrothermalen Synthese entlang der b-Achse. Zuerst wird auf 1 Bezug genommen, wobei, wenn die Dauer der hydrothermalen Synthese 10 Stunden (Gruppe A1) beträgt, die Dicke der besagten hergestellten Zeolith-Kristalle ca. 1 bis 2 μm beträgt. Gemäß den 2 bis 3 beträgt die Größe der besagten Zeolith-Kristalle ca. 500 bis 800 nm und die Dicke der besagten Zeolith-Kristalle beträgt ca. 300 bis 500 nm.
(B) Form und Aussehen des besagten ersten Metallsubstrats
In diesem Test (B) werden die Zeolith-Kristalle aus der oben beschriebenen Gruppe A4 auf der Oberfläche des besagten Metallsubstrats verteilt, das aus Magnalium gefertigt ist, wobei die besagten Zeolith-Kristalle durch eine Läppmaschine mit 60 Umdrehungen pro Minute auf dem besagten Metallsubstrat verteilt werden, um das besagte erste Metallsubstrat, von welchem SEM-Aufnahmen jeweils in 5a und 5b gezeigt sind, aus der Gruppe B zu erhalten.
5a und 5b, zeigen jeweils die SEM-Aufnahmen in einer Draufsicht und einer Schnittansicht des besagten ersten Metallsubstrats, wobei daraus ersichtlich ist, dass ein direktes Aufstreichen verwendet werden kann, wobei dadurch die besagten Zeolith-Kristalle durch die im Verhältnis größere Fläche ordentlich auf dem besagten Metallsubstrat angeordnet werden können, wobei durch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Läppmaschine die Auftragungsdicke der besagten Zeolith-Kristalle gleichmäßig auf der Oberfläche des besagten Metallsubstrats eingestellt werden kann.
(C) Einfluss der Konzentration des besagten ersten Strukturausrichtungsmittels auf die Form und das Aussehen des besagten orientierten Zeolith-Films
Der Test (C) verwendet das besagte erste Metallsubstrat aus Gruppe B, wobei auf die Oberfläche des besagten ersten Metallsubstrats eine Präkursor-Lösung aufgetragen wird, die das erste Strukturausrichtungsmittel umfasst, dessen Stoffmengenkonzentration 0,02 M ist, wodurch das besagte zweite Metallsubstrat erhalten wird, wobei dieses zweite Metallsubstrat dann mit 0,01 ml Lösungsmittel in einen abgedichteten Behälter gelagert wird, der auf 150°C erhitzt wird und für eine Dauer von 3 Stunden eine Reaktion erfolgt, um den orientierten Zeolith-Film aus Gruppe C1 zu erhalten. Außerdem wird eine Präkursor-Lösung, die ein erstes Strukturausrichtungsmittel mit einer Stoffmengkonzentration von 0,04 M umfasst, verwendet, um den orientierten Zeolith-Film aus Gruppe C2 herzustellen, wobei die anderen Bedienungen denen entsprechen, die für Gruppe C1 beschrieben wurden. In dem Test wurden SEM-Aufnahmen der Gruppen C1 und C2 gemacht, die jeweils in 6a und 6b (Gruppe C1), 6c und 6d (Gruppe C2) gezeigt sind. Gemäß 6a bis 6d sind die besagten Zeolith-Kristalle aus den Gruppen C1 und C2 miteinander verwachsen, sodass ein offensichtlicher Film ausgebildet ist, sodass durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren die orientierten Zeolith-Filme erhältlich sind.
(D) Herstellung des besagten orientierten Zeolith-Films bei verschiedenen Heizdauern
In Test (D) wird jeder Parameter von Gruppe C2 genommen und die Reaktionszeiten für das besagte zweite Metallsubstrat im besagten abgedichteten Behälter werden jeweils auf 3 Stunden (Gruppe D1), 6 Stunden (Gruppe D2), 12 Stunden (Gruppe D3) und 60 Stunden (Gruppe D4) eingestellt, um den besagten Zeolith-Film zu erzeugen, wobei das besagte erste Metallsubstrat eine Kontrollgruppe (Gruppe D0) bildet. Im Test (D) wurde die Röntgenbeugung in einem XRD-Diagramm (XRD) gemessen, dessen Ergebnisse in 7 gezeigt sind. Aus 7 ist ersichtlich, dass der besagte orientierte Zeolith-Film ein Beugungsmaximum entlang der b-Achse hat, beispielsweise gehören die charakteristischen Reflexe von (020), (040), (060), (080) und (0100) zu dem Signal der b-Achse. Daraus folgt, dass die besagten Zeolith-Kristalle und der durch diese Zeolith-Kristalle hergestellte Zeolith-Film eine Direktionalität haben, da dieser entlang der b-Achse wachst.

Zudem gibt es noch eine Kontrollgruppe (Gruppe D0'), die das besagte Metallsubstrat ist, wobei durch ein Tafel-Diagramm (Tafel plot) eine elektrochemische Analyse erfolgt, wobei der Analysenbereich hierfür zwischen –2 V und 2 V liegt, und wobei die Messgeschwindigkeit 5 mV/s beträgt und für jede Gruppe durchgeführt wurde, wobei jeweils ein Materialkreis mit einem Durchmesser von 1 cm und ein Analysenlösungsmittel in Kontakt gebracht werden, wobei das besagte Analysenlösungsmittel 3 Gew.-% Natriumchlorid ist und die Zahlenwerte der Testergebnisse und das Diagramm in der folgenden Tabelle 1 und in 8 gezeigt werden. In diesem Test wurde eine Vorrichtung zur elektrochemischen Analyse mit der Modellbezeichnung CHI 627D der Firma CH instrument verwendet. Tabelle 1: Ergebnisse der elektrochemischen Messung für Filme, die mit verschiedenen Heizdauern hergestellt wurden

	elektrisches Potential zur Korrosion (E_corr) (V/SCE)	Log (elektrischer Strom zur Korrosion) (logI_corr) (A/cm²)	Elektrischer Widerstand der Polarisation (Rp) (Ωcm²)	Geschwindigkeit der Korrosion (R) (mpy)
Gruppe D0'	–1,54	–3,84	4 × 10²	76,48
Gruppe D0	–1,49	–3,76	3 × 10²	91,65
Gruppe D1	–0,44	–8,13	8 × 10⁶	3,94 × 10^–3
Gruppe D2	–0,45	–8,42	6 × 10⁶	2,02 × 10^–3
Gruppe D3	–0,46	–9,05	2 × 10⁷	4,73 × 10^–4
Gruppe D4	–0,87	–8,99	1 × 10⁷	5,42 × 10^–4

Gemäß Tabelle 1 und 8 sind die elektrischen Potentiale zur Korrosion für die Gruppen D1 bis D4 jeweils –0,44 V/SCE, –0,45 V/SCE, –0,46 V/SCE und –0,87 V/SCE, wobei im Vergleich dazu das elektrische Potential zur Korrosion für die Gruppen D0' und D0 –1,49 und –1,54 V/SCE beträgt. Die elektrischen Potentiale der Korrosion zeigen, dass die Gruppen D1 bis D4 im Vergleich mit dem besagten Metallsubstrat und dem besagten ersten Metallsubstrat eine bessere Antikorrosionsfähigkeit haben, wobei basierend auf Tabelle 1 ersichtlich ist, dass eine Heizdauer von 3 Stunden in dem besagten abgedichteten Behälter die Antikorrosionsfähigkeit erheblich erhöhen kann, wobei durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film die Korrosion vermindert werden kann, was durch die Ergebnisse hinsichtlich des elektrischen Stroms zur Korrosion, dem elektrischen Widerstand der Polarisation und der Geschwindigkeit der Korrosion gezeigt wird.
(E) Herstellung des besagten orientierten Zeolith-Films bei verschiedenen Heiztemperaturen

Im Test (E) wird jeder Parameter von Gruppe C1 genommen, wobei die Reaktionszeit im besagten abgedichteten Behälter auf 3 Stunden eingestellt wird, wobei die Reaktionstemperaturen im besagten abgedichteten Behälter, in welchem sich das besagte zweite Metallsubstart befindet, jeweils auf 150°C (Gruppe E1), 160°C (Gruppe E2), 170°C (Gruppe E3) und 180°C (Gruppe E4) eingestellt werden, um den orientierten Zeolith-Film zu erhalten, wobei das besagte Metallsubstrat eine Kontrollgruppe (Gruppe E0) bildet. Die resultierenden XRD-Diagramme sind in 9 gezeigt, wobei diese für jede Gruppe gemessen wurden. Zudem wird die elektrochemische Analyse für jede Gruppe anhand eines Tafel-Diagramms ausgeführt, wobei die Bedingungen zur Durchführung der Analyse die gleichen sind wie oben beschrieben, und wobei die Zahlenwerte der Testergebnisse sowie das Diagramm in Tabelle 2 und 10 gezeigt sind. Tabelle 2: Ergebnisse der elektrochemischen Messung für Filme, die mit verschiedenen Heiztemperaturen hergestellt wurden

	elektrisches Potential zur Korrosion (E_corr) (V/SCE)	Log (elektrischer Strom zur Korrosion) (logI_corr) (A/cm²)	Elektrischer Widerstand der Polarisation (Rp) (Ωcm²)	Geschwindigkeit der Korrosion (R) (mpy)
Gruppe E0	–1,54	–3,84	4 × 10²	76,48
Gruppe E1	–1,48	–3,89	4 × 10²	68
Gruppe E2	–1,44	–4,88	2 × 10³	7
Gruppe E3	–1,03	–7,34	7 × 10⁵	2 × 10^–2
Gruppe E4	–0,88	–8,13	3 × 10⁶	4 × 10^–3

Aus 9 ist ersichtlich, dass die Zeolith-Kristalle und der aus diesen Zeolith-Kristallen hergestellte orientierte Zeolith-Film wirklich entlang der b-Achse wachsen. Aus Tabelle 2 und 10 ist zudem ersichtlich, dass, wenn das besagte zweite Metallsubstrat in den besagten abgedichteten Behälter gelagert wird und eine Reaktion bei 150°C durchgeführt wird, die Korrosionsgeschwindigkeit im Vergleich mit dem besagten Metallsubstrat bereits verbessert ist, wobei, wenn die Temperatur weiter auf 180°C erhöht wird, der Effekt der Antikorrosionsfähigkeit noch offensichtlicher ist, woraus folgt, dass durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film Zeolith-Filme mit einer Antikorrosionswirkung erhältlich sind.
Zudem umfasst dieser Test die SEM-Aufnahmen der besagten orientierten Zeolith-Filme aus jeder Gruppe, wobei Details den 11a, 11b (Gruppe E1), 12a, 12b (Gruppe E2), 13a, 13b (Gruppe E3) und 14 (Gruppe E4) zu entnehmen sind. Aus den oben genannten Aufnahmen ist ersichtlich, dass durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film ein durchgängiger orientierter Zeolith-Film erhältlich ist, der eine große Fläche des besagten Metallsubstrates bedecken kann, wobei der besagte orientierte Zeolith-Film eine gleichmäßige Dicke hat, die ca. 100–300 nm beträgt.
(F) Herstellung des besagten orientierten Zeolith-Films durch kalzinierte Zeolith-Kristalle
In diesem Test werden Zeolith-Kristalle aus Gruppe A4 in einen Tiegel gelegt, der in einem Hochtemperaturofen mit natürlicher Luftkonvektion positioniert wird und danach für 6 Stunden auf 540°C aufgeheizt wird, um das zweite Strukturausrichtungsmittel des besagten Zeolith-Kristalls zu eliminieren. Nachdem die Temperatur auf Raumtemperatur abgekühlt wurde, werden die kalzinierten Zeolith-Kristalle auf dem besagten Metallsubstrat verteilt, um das besagte erste Metallsubstrat zu erhalten, das eine Kontrollgruppe (Gruppe F0) bildet. Zudem ist das besagte erste Strukturausrichtungsmittel Tetrapropylammoniumhydroxid, das besagte Lösungsmittel ist Wasser, um die Präkursor-Lösung herzustellen, wobei die Konzentration des ersten Strukturausrichtungsmittels 0,02 M beträgt. Danach wird die besagte Präkursor-Lösung auf die Oberfläche des ersten Metallsubstrats aus Gruppe F0 aufgetragen, um das besagte zweite Metallsubstrat zu erhalten. Ferner wird das besagte zweite Metallsubstrat und das besagte Lösungsmittel zusammen in einem abgedichteten Behälter gelagert, der für 3 Stunden auf 220°C aufgeheizt wird, um den Zeolith-Film der Gruppe F1 zu erhalten. Außerdem ist das besagte erste Strukturausrichtungsmittel Kaliumhydroxid, und durch die gleichen wie die oben beschriebenen Bedingungen wird der Zeolith-Film der Gruppe F2 produziert.

Außerdem wird der Zeolith-Film aus der oben beschriebenen Gruppe D1 in den Hochtemperaturofen mit natürlicher Luftkonvektion gestellt und für 3 Stunden bei 540°C einer Reaktion unterzogen, wodurch die Gruppe D1C erhalten wird, um den durch eine Kalzinierung des fertig synthetisierten Films erreichbaren Effekt zu ermitteln. Durch das Tafel-Diagramm wird die elektrochemische Analyse für die Gruppen F0 bis F2, D1 und D1C durchgeführt, wobei die Bedingungen für die Durchführung der Analyse dabei gleich denjenigen sind, die oben beschrieben wurden. Zudem wird ein Klebeband-Abziehtest (peeling test) für die Gruppen F0 bis F2, D1 und D1C durchgeführt, wobei während der Klebeband-Abziehtests die Spannung jeweils 5 N und 25 N beträgt. Die Ergebnisse der elektrochemischen Analyse und des Klebeband-Abziehtests für jede Gruppe sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3: Ergebnisse der elektrochemischen Analyse und des Abziehtests der Gruppen F0 bis F2, D1 und D1C

Gruppe	elektrisches Potential zur Korrosion (E_corr) (V/SCE)	Log elektrischer Strom zur Korrosion (logI_corr) (A/cm²)	Elektrischer Widerstand der Polarisation (Rp) (Ωcm²)	Geschwindigkeit der Korrosion (R) (mpy)	Abziehtest (5 N)	Abziehtest (25 N)
F0	–1,54	–3,76	4 × 10²	76,5	abgezogen	abgezogen
F1	–1,00	–8,03	4 × 10⁶	4,9 × 10^–3	nicht abgezogen	nicht abgezogen
F2	–1,52	–4,50	1 × 10³	37,0	nicht abgezogen	nicht abgezogen
D1	–0,44	–8,13	8 × 10⁶	3,9 × 10^–3	nicht abgezogen	abgezogen
D1C	–1,41	–4,46	1 × 10³	38,9	nicht abgezogen	abgezogen

Tabelle 3 zeigt, dass im Vergleich mit Gruppe F0 das elektrische Potential zur Korrosion, der elektrische Strom zur Korrosion, der elektrische Widerstand der Polarisation und die Geschwindigkeit der Korrosion allesamt reduziert sind. Das bedeutet, dass der Zeolith-Film aus den Gruppen F1 und F2 eine gute Antikorrosionsfähigkeit als Merkmal hat. Zudem zeigt die Kontrollgruppe D1, dass in den Gruppen F1 und F2, in denen kalzinierte Zeolith-Kristalle verwendet werden, und die entsprechenden daraus produzierten orientierten Zeolith-Filme weiterhin das Merkmal der Antikorrosionsfähigkeit haben, wobei für diese ferner die Haftfestigkeit zwischen dem besagten Zeolith-Film und dem besagten Metallsubstrat und dadurch die Anwendbarkeit erhöht ist. Zusätzlich wird auf Gruppe D1C verwiesen, bei welcher der Film nach dessen Synthese kalziniert wurde, wobei dadurch die Haftfestigkeit nicht erhöht werden kann, und außerdem die Antikorrosionsfähigkeit erheblich reduziert ist.
Zusammenfassend werden für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für einen orientierten Zeolith-Film Zeolith-Kristalle, deren Seitenverhältnis mindestens 2 ist, auf der Oberfläche des besagten Metallsubstrats verteilt. Da der besagte Zeolith-Kristall selbst eine Direktionalität aufweist, wachsen die Zeolith-Kristalle im abgedichteten Behälter entlang der Richtung der Oberfläche des besagten Metallsubstrates, anstatt entlang der anderen Richtungen zu wachsen. Somit hat auch der Zeolith-Film eine Direktionalität und eine gleichmäßige Dicke, wobei ein dichter Film, der die Oberfläche des besagten Metallsubstrats komplett bedecken kann, erhältlich ist und demzufolge der Effekt bereitgestellt wird, dass die Korrosionsbeständigkeit erhöht ist.
Zudem hat der erfindungsgemäß hergestellte Zeolith-Film eine hohe Dichte, sodass die Metalloberfläche durch eine dünne Schicht vor Korrosion geschützt werden kann. Somit wird der Effekt erzielt, dass die Dicke des besagten orientierten Zeolith-Films reduziert werden kann.
Zudem wird die besagte Präkursor-Lösung auf das besagte erste Metallsubstrat aufgetragen, wobei ferner ein Dampf daraus produziert wird, indem die besagte Präkursor-Lösung in einem dicht abgeschlossenen System einer Hochtemperatur ausgesetzt ist, wobei die besagten Zeolith-Kristalle miteinander verwachsen, um den besagten orientierten Zeolith-Film zu bilden. Dadurch kann das besagte erste Strukturausrichtungsmittel der besagten Präkursor-Lösung wirksam eingesetzt werden, wobei es während der Reaktion in dem besagten abgedichteten Behälter bei einer erhöhten Temperatur nicht nötig ist, dass zusätzliche Präkursor-Lösung hinzufügt wird. Folglich wird der Flüssigkeitsabfall bei der Reaktion erheblich reduziert, sodass die Wirkung erzielt wird, dass die Umweltverschmutzung bei der Herstellung der besagten Zeolith-Filme reduziert wird.
Da die Zeolith-Kristalle entlang einer bestimmten Richtung wachsen, kann der besagte orientierte Zeolith-Film außerdem bereits mit einer geringen Dicke eine gute Antikorrosionsfähigkeit bereitstellen, sodass ein transparenter Zeolith-Film mit hoher Direktionalität durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren herstellbar ist, dessen Dicke 30 nm bis 1,5 μm beträgt, sodass demzufolge der besagte orientierte Zeolith-Film für jede Antikorrosionsanwendung mit Anforderung der Lichtdurchlässigkeit breit verwendet werden kann, wodurch der Effekt erzielt wird, dass die Anwendbarkeit des besagten orientierten Zeolith-Films erhöht ist.
Zudem ordnen sich die besagten flachen Zeolith-Kristalle durch die im Verhältnis größere Fläche automatisch auf dem besagten Metallsubstrat an, wobei man die Zeolith-Kristalle mahlen kann, um dadurch die Zeolith-Kristalle komplett und gleichmäßig auf dem besagten Metallsubstrat zu verteilen, wobei dieses anschließend in dem besagten abgedichteten Behälter für 3 Stunden zur Reaktion gelagert wird, um den orientierten Zeolith-Film zu erhalten. Im Vergleich mit dem üblichen Herstellungsverfahren für Zeolith-Filme, wobei die Verarbeitung mindestens 12 Stunden dauert, kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren die Reaktionsdauer verkürzen, sodass der Herstellungsprozess vereinfacht ist.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren werden die Zeolith-Kristalle kalziniert, wobei die kalzinierten Zeolith-Kristalle danach für die Herstellung des besagten orientierten Zeolith-Films verwendet werden. Dadurch behält der orientierte Zeolith-Film seine Korrosionsbeständigkeit bei, wobei gleichzeitig die Haftfestigkeit zwischen dem besagten orientierten Zeolith-Film und dem besagten Metallsubstrat erhöht ist, sodass schließlich die Haltbarkeit des besagten orientierten Zeolith-Films erhöht werden kann.
Bezugszeichenliste

(keine)

Lagerung von biologischen Materialien

Information zur nationalen Lagerung (auszufüllen in der Reihenfolge: Organisation zur Lagerung, Datum und Nummer) (keine)
Information zur ausländischen Lagerung (auszufüllen in der Reihenfolge: Land der Lagerung, Datum und Nummer) (keine)

Sequenzliste

(ist auf einer separaten Seite gesondert einzureichen)

Claims

Herstellungsverfahren für orientierte Zeolith-Filme umfassend Bereitstellen eines Metallsubstrats, Bereitstellen von Zeolith-Kristallen, deren Seitenverhältnis mindestens 2 ist, wobei die besagten Zeolith-Kristalle auf dem besagten Metallsubstrat verteilt werden, um ein erstes Metallsubstrat zu erhalten, wobei eine Präkursor-Lösung auf die Oberfläche des besagten ersten Metallsubstrats aufgetragen wird, um ein zweites Metallsubstrat zu erhalten, wobei diese besagte Präkursor-Lösung ein erstes Strukturausrichtungsmittel und ein Lösungsmittel beinhaltet, und wobei das besagte zweite Metallsubstrat und ein Lösungsmittel in einer vorher ermittelten Menge zusammen in einem abgedichteten Behälter gelagert werden, wobei dieser danach für mindestens 15 Minuten zur Reaktion auf 100 bis 550°C aufgeheizt wird.
Herstellungsverfahren für orientierte Zeolith-Filme nach Anspruch 1, wobei die Zeolith-Kristalle entlang der b-Achse wachsen und deshalb ein bestimmtes Seitenverhältnis vorgegeben ist.
Herstellungsverfahren für orientierte Zeolith-Filme nach Anspruch 2, wobei die Größe der Zeolith-Kristalle 60 nm bis 3 μm beträgt, wobei die Dicke der besagten Zeolith-Kristalle 30 nm bis 1,5 μm beträgt.
Herstellungsverfahren für orientierte Zeolith-Filme nach Anspruch 3, wobei die Größe der Zeolith-Kristalle 300 nm bis 1200 nm beträgt, wobei die Dicke der Zeolith-Kristalle 100 nm bis 600 μm beträgt.
Herstellungsverfahren für orientierte Zeolith-Filme nach Anspruch 1, wobei die Zeolith-Kristalle dadurch hergestellt werden, dass eine Reaktionsflüssigkeit einer hydrothermalen Synthese bei 120 bis 180°C für 2 bis 30 Stunden unterzogen wird, wobei die Reaktionsflüssigkeit ein Lösungsmittel, ein zweites Strukturausrichtungsmittel und eine Siliziumquelle umfasst.
Herstellungsverfahren für orientierte Zeolith-Filme nach Anspruch 5, wobei vor der hydrothermalen Synthese die besagte Reaktionsflüssigkeit bei 20 bis 40°C für 4 Stunden gealtert wird.
Herstellungsverfahren für orientierte Zeolith-Filme nach Anspruch 5, wobei die Reaktionsflüssigkeit aus, bezogen auf Gewichtsprozent, 91% bis 92% an Lösungsmittel, 1% bis 2% des zweiten Strukturausrichtungsmittels und 6% bis 7% der Siliziumquelle zusammengesetzt ist.
Herstellungsverfahren für orientierte Zeolith-Filme nach Anspruch 5, wobei das besagte Lösungsmittel Wasser ist, wobei das zweite Strukturausrichtungsmittel Tetrapropylammoniumhydroxid ist, und wobei die besagte Siliziumquelle Tetraethylorthosilikat ist.
Herstellungsverfahren für orientierte Zeolith-Filme nach Anspruch 5, wobei das besagte zweite Strukturausrichtungsmittel und das besagte erste Strukturausrichtungsmittel die gleiche chemische Verbindung sind.
Herstellungsverfahren für orientierte Zeolith-Filme nach Anspruch 1, wobei die gesamte Menge des besagten Lösungsmittels nicht mehr als 0,5 ml beträgt, wenn das Volumen des besagten abdichteten Behälters 24,4 ml ist.
Herstellungsverfahren für orientierte Zeolith-Filme nach Anspruch 1, wobei die besagte Präkursor-Lösung ein erstes Strukturausrichtungsmittel umfasst, dessen Stoffmengenkonzentration 0,01 bis 0,06 M ist.
Herstellungsverfahren für orientierte Zeolith-Filme nach Anspruch 1, wobei das besagte erste Strukturausrichtungsmittel Tetrapropylammoniumhydroxid ist und das besagte Lösungsmittel Wasser ist.
Herstellungsverfahren für orientierte Zeolith-Filme nach Anspruch 1, wobei das besagte erste Metallsubstrat in die Präkursor-Lösung für ungefähr 0,5 bis 3 Sekunden eingetaucht wird.
Herstellungsverfahren für orientierte Zeolith-Filme nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13, wobei die Zeolith-Kristalle ferner kalziniert werden, wobei die kalzinierten Zeolith-Kristalle danach auf dem besagten Metallsubstrat verteilt werden, um das besagte erste Metallsubstrat zu erhalten.
Herstellungsverfahren für orientierte Zeolith-Filme nach Anspruch 14, wobei die besagten Zeolith-Kristalle bei 300 bis 700°C für mehr als 5 Minuten kalziniert werden.