離子液體體系中磷酸鹽分子篩的合成及其特性.pdf

1、沸石分子篩由于它們結(jié)構(gòu)與性能上的特點(diǎn)，已被廣泛地應(yīng)用在催化、吸附及離子交換等各個(gè)領(lǐng)域。在應(yīng)用過程中，人們對分子篩型材料的結(jié)構(gòu)與性能不斷提出新的要求。因此研究具有新型晶體結(jié)構(gòu)、性能優(yōu)良的沸石分子篩，始終是國際性的熱點(diǎn)課題。在分子篩的合成過程中，溶劑種類的變化，對分子篩的結(jié)構(gòu)和性能都有顯著的影響。離子液體具有非常低的蒸氣壓、高的電導(dǎo)率、產(chǎn)物分離簡便，能夠溶解多種物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)；另外，離子液體豐富的種類為合成新晶體結(jié)構(gòu)的分子篩提供了廣闊的選擇空間

2、，因此近年來離子液體體系成為了分子篩合成研究中的熱點(diǎn)問題。 本文采用離子液體熱合成方法，旨在合成具有新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和性能優(yōu)良的分子篩，分別在苯甲酸/氯化膽堿、尿素/季銨鹽(四甲基氯化銨、四乙基溴化銨、四丙基溴化銨和氯化膽堿)、1，3-二甲基尿素/四乙基溴化銨、1，3-二甲基尿素/縮節(jié)胺一系列低共熔混合物體系中，探索了新結(jié)構(gòu)磷酸鋁和磷酸鋅分子篩合成的可能性及合成規(guī)律。并且采用XRD、SEM、FT-IR以及TG分析手段對合成樣品進(jìn)行了

3、表征，得到以下主要研究結(jié)果： 第一，在HF-Al<,2>O<,3>-P<,2>O<,5>-苯甲酸/氯化膽堿低共熔混合物(EU表示)體系中，合成出了具有8元環(huán)孔道的ZON分子篩。其合成條件為：反應(yīng)組分為Al<,2>O<,3>：P<,2>O<,5>：EU：F<'->(摩爾比)=14.7：31：322：1，(EU為離子液體)，晶化溫度180℃，晶化時(shí)間3天。ZON分子篩是外觀呈現(xiàn)規(guī)則的六邊形片狀堆積體，堆積體尺寸為160×140μm。

4、正交晶系，Pbca(61)，晶胞參數(shù)為a=14.546(3)A，b=15.190(3)A，c=16.550(3)A。實(shí)驗(yàn)證明苯甲酸/氯化膽堿形成的新體系中能夠合成出分子篩，且苯甲酸/氯化膽堿低共熔混合物在ZON分子篩的合成中具有溶劑和模板效應(yīng)。 第二，在尿素/季銨鹽低共熔混合物體系中，研究了合成具有新結(jié)構(gòu)的磷酸鋁分子篩的可能性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在反應(yīng)組分為Al：EU(摩爾比)=0.07：1，(EU為離子液體)，晶化溫度為180℃，

5、晶化時(shí)間為3天的條件下，不同的離子液體體系中，選擇合適的P/Al，合成出了AlPO<,4>-CJ<,2>分子篩。受尿素部分熱分解釋放的無機(jī)氨的影響，季銨鹽種類的變化沒有生成不同晶體結(jié)構(gòu)的磷酸鋁分子篩。 第三，在P<,2>O<,5>-HF-ZnO-尿素/氯化膽堿低共熔混合物體系中，合成出了(NH<,4>)ZnPO<,4>-HEX分子篩大單晶。其最佳合成條件為：反應(yīng)組分為P：F<'->：Zn：EU(摩爾比)=2.57：5.31：1：

6、167，(EU為離子液體)，反應(yīng)溫度為180℃，晶化時(shí)間為69h。(NH<,4>)ZnPO<,4>-HEX分子篩是兩頭六方錐形，中間棱柱的規(guī)則單晶，晶體尺寸為130×30×30μm。六方晶系，空間群為 P6<,3>，晶胞參數(shù)為a=10.70 A，b=10.70 A，c=8.71A，a=90°，γ=120°。實(shí)驗(yàn)證明在尿素/氯化膽堿低共熔混合物體系中能夠合成出磷酸鋅分子篩。 第四，在P<,2>O<,5>-HF-ZnO-1，3-二甲

7、基尿素/四乙基溴化銨低共熔混合物體系中，合成出了具有未知結(jié)構(gòu)的 ZnPO<,4>-1 分子篩。其最佳合成條件為：反應(yīng)組分為P：F<'->：Zn：EU(摩爾比)=2.23：1.83：1：43.12，(EU為離子液體)，反應(yīng)溫度為180℃，晶化時(shí)間為3天。ZnPO<,4>-1 分子篩是規(guī)則的長方形單晶，晶體尺寸為150×90×20μm。晶胞參數(shù)為a=13.89A，b-7.05A，c=6.69A，α=β=γ=90°。 第五，在P<,2