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)則的孔結構和高比表面積被廣泛的應用于吸附、催化和離子交換等多個領域。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注的重點。與水熱/溶劑熱法、離子熱法相比較，無溶劑法是反應體系中沒有溶劑參與的一種新型分子篩合成方法，這種方法同時具備了合成產率高、污染少、能源和成本節(jié)約等優(yōu)點，為分子篩的制備提供了一種綠色可持續(xù)的發(fā)展途徑。本文采用改進的離子熱法和無溶劑法先后合成了具有多種拓撲結構的

2、磷酸鋁分子篩，主要研究內容如下：
　　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拓撲結構的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、反應溫度和時間以及研磨方式等對AFI分子篩合成的影響。結果表明AFI分子篩初始反應物的最佳摩爾比為：1.0Al2O3：3.0P2O5：2.0HF：8.0TE

3、ABr：125C，異丙醇鋁為最佳鋁源，最佳晶化時間和溫度分別為180℃和2h，作為介質的活性炭必須經過預處理。采用XRD、SEM、TEM、N2物理吸脫附等檢測方法對合成的AFI分子篩產物進行表征，結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孔磷酸鋁分子篩。
　　通過改進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拓撲結構的磷酸鋁分子篩。詳細的研究了HF/Al2

4、O3、Morp/Al2O3和ILs/Al2O3摩爾比，反應溫度和時間對LTA分子篩合成的影響，并對合成條件進行了優(yōu)化。采用XRD、SEM、TG-DTA、CHN元素分析、液體13C NMR、EDX、TEM和N2物理吸脫附對所得的LTA分子篩進行了表征。結果表明 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)同導向了LTA的生成。焙燒后的LTA分子篩具有高沸石

5、產率、高比表面積和微孔體積的優(yōu)點。
　　最后，在晶種輔助下采用無溶劑法合成了具有CHA拓撲結構的三斜AlPO4-34磷酸鋁分子篩。詳細研究了反應溫度和時間，以及晶種添加量對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，對得到的CHA分子篩進行研究。發(fā)現(xiàn)CHA分子篩的組成為(Al6P6O24)(C4H9NO)2，其中嗎啉作為結構導向劑，焙燒后的CHA磷酸鋁分子