磷酸鈰鋁分子篩的合成及表征.pdf

1、磷酸鋁分子篩是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的新一代分子篩。此類分子篩的骨架是由[AlO4]及[PO4]四面體嚴(yán)格交替而成的,骨架呈電中性。這種骨架結(jié)構(gòu)決定了磷酸鋁分子篩不具有離子交換性能,表面酸性較弱,因此催化活性很低。磷酸鋁分子篩的四面體中的中心Al3+和P5+可以被許多不同價(jià)態(tài)的金屬或非金屬元素取代,形成具有不同結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)的雜原子MeAPO-n分子篩。這類雜原子磷酸鋁分子篩集氧化還原活性中心和酸性中心為一身,成為有良好前景的氧化還原

2、分子篩和雙功能催化劑。本論文中,采用高儲(chǔ)放氧能力的稀土鈰原子同晶取代AlPO4-5分子篩骨架中的部分鋁或磷,進(jìn)入骨架中的氧負(fù)離子四面體結(jié)構(gòu)單元,得到高性能的雜原子磷酸鋁分子篩。雜原子鈰的引入增強(qiáng)了分子篩酸性的同時(shí),也使得分子篩具有了一定的氧化還原性能。新型雜原子磷酸鋁分子篩的出現(xiàn)開(kāi)拓了磷酸鋁分子篩材料合成和應(yīng)用的新領(lǐng)域。本論文以擬薄水鋁石,正磷酸,碳酸鈰為原料,三乙胺為模板劑,采用水熱合成法合成磷酸鈰鋁分子篩(CeAPO-5)。系統(tǒng)地考

3、察了反應(yīng)混合物配比、鋁源、模板劑用量、反應(yīng)體系的初始pH值、晶化時(shí)間、晶化溫度等合成條件對(duì)合成CeAPO-5的影響以及焙燒條件對(duì)CeAPO-5分子篩影響。實(shí)驗(yàn)表明,鋁源是決定CeAPO-5分子篩合成及結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素之一,擬薄水鋁石是合成CeAPO-5分子篩的比較合適的鋁源;適宜的實(shí)驗(yàn)條件為n(Et3N):n(Al2O3):n(P2O5):n(Ce2O3):n(H2O)=0.26:0.8:1.0:0.5:60(摩爾比),晶化溫度150℃,

4、晶化時(shí)間72小時(shí),pH值為5.8~6.7。實(shí)驗(yàn)表明,晶化溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致雜質(zhì)的生成,晶化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也將導(dǎo)致致密相雜質(zhì)的生成。焙燒條件決定CeAPO-5分子篩最終的物化性能,焙燒溫度低于550℃不能有效去除模板劑,但溫度過(guò)高會(huì)破壞分子篩骨架,采用程序升溫法能較好地去除模板劑和結(jié)合水。通過(guò)X射線粉末衍射、掃描電鏡、透射電鏡、X射線熒光光譜、傅里葉紅外光譜、差熱-熱重、氮?dú)馕锢砻摳轿降确治龇椒▽?duì)產(chǎn)物進(jìn)行表征,結(jié)果表明鈰部分進(jìn)入到分子篩骨架中;合