從離子熱法到無溶劑法——磷酸鋁分子篩合成的研究.pdf

1、分子篩材料由于具有規(guī)則的孔結(jié)構(gòu)和高比表面積被廣泛的應(yīng)用于吸附、催化和離子交換等多個(gè)領(lǐng)域。磷酸鋁分子篩作為分子篩材料的重要組成之一，其合成、表征和催化性能的研究一直都是人們關(guān)注的重點(diǎn)。與水熱/溶劑熱法、離子熱法相比較，無溶劑法是反應(yīng)體系中沒有溶劑參與的一種新型分子篩合成方法，這種方法同時(shí)具備了合成產(chǎn)率高、污染少、能源和成本節(jié)約等優(yōu)點(diǎn)，為分子篩的制備提供了一種綠色可持續(xù)的發(fā)展途徑。本文采用改進(jìn)的離子熱法和無溶劑法先后合成了具有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的

2、磷酸鋁分子篩，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　本研究工作采用微波輻射作為熱源，在無溶劑條件下合成了具有AFI拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的AlPO4-5磷酸鋁分子篩。系統(tǒng)地考察了P2O5/Al2O3、C/Al2O3、TEABr（四乙基溴化銨）/Al2O3、HF/Al2O3和H2O/Al2O3摩爾比，鋁源、反應(yīng)溫度和時(shí)間以及研磨方式等對(duì)AFI分子篩合成的影響。結(jié)果表明AFI分子篩初始反應(yīng)物的最佳摩爾比為：1.0Al2O3：3.0P2O5：2.0HF：8.0TE

3、ABr：125C，異丙醇鋁為最佳鋁源，最佳晶化時(shí)間和溫度分別為180℃和2h，作為介質(zhì)的活性炭必須經(jīng)過預(yù)處理。采用XRD、SEM、TEM、N2物理吸脫附等檢測(cè)方法對(duì)合成的AFI分子篩產(chǎn)物進(jìn)行表征，結(jié)果表明微波輔助無溶劑法條件下合成的AFI分子篩為聚集納米粒子和典型六棱柱組成的多級(jí)孔磷酸鋁分子篩。
　　通過改進(jìn)離子熱合成磷酸鋁分子篩的方法，從含有小劑量離子液體的凝膠中高效地合成了LTA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的磷酸鋁分子篩。詳細(xì)的研究了HF/Al2

4、O3、Morp/Al2O3和ILs/Al2O3摩爾比，反應(yīng)溫度和時(shí)間對(duì)LTA分子篩合成的影響，并對(duì)合成條件進(jìn)行了優(yōu)化。采用XRD、SEM、TG-DTA、CHN元素分析、液體13C NMR、EDX、TEM和N2物理吸脫附對(duì)所得的LTA分子篩進(jìn)行了表征。結(jié)果表明 LTA組成為(Al12P12O48)(C4H9NO)2(C8H15N2+)2(F-)2，其中嗎啉和1-丁基-3-甲基咪唑陽離子協(xié)同導(dǎo)向了LTA的生成。焙燒后的LTA分子篩具有高沸石

5、產(chǎn)率、高比表面積和微孔體積的優(yōu)點(diǎn)。
　　最后，在晶種輔助下采用無溶劑法合成了具有CHA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的三斜AlPO4-34磷酸鋁分子篩。詳細(xì)研究了反應(yīng)溫度和時(shí)間，以及晶種添加量對(duì)CHA分子篩合成的影響以PXRD、SEM、TG-DTA、CHN元素分析、液體13C NMR和N2物理吸脫附等為表征方法，對(duì)得到的CHA分子篩進(jìn)行研究。發(fā)現(xiàn)CHA分子篩的組成為(Al6P6O24)(C4H9NO)2，其中嗎啉作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，焙燒后的CHA磷酸鋁分子