鈰硅磷酸鋁分子篩的合成及表征.pdf

1、1982年聯(lián)合碳化公司首次在溫和的水熱體系中成功地合成了具有均勻、規(guī)整孔道結構和狹窄孔徑分布特征的磷酸鋁系列分子篩(AlPO-n)。AlPO-n是由磷氧四面體和鋁氧四面體嚴格交錯相連而形成的三維中性骨架,沒有電荷交換能力。因此這類分子篩沒有離子交換能力和質子酸位,在催化領域的應用受到很大的限制。研究發(fā)現(xiàn)許多不同價態(tài)的金屬或非金屬元素可以取代分子篩骨架中心的Al3+和P5+,通過同晶取代形成具有不同結構與性能特點的雜原子磷酸鋁分子篩。取代

2、型磷酸鋁分子篩的骨架有了可交換的電荷,其酸性與催化性能有了很大的改善。由于雜原子磷酸鋁分子篩集過渡金屬的氧化還原性、分子篩的酸性和擇形性于一身,必將在催化領域產生廣闊的應用前景。目前人們已經將許多元素如Co、Fe、Zn、Mg、Si等金屬雜原子相繼引入到AlPO-n分子篩的骨架中,即形成取代型的SAPO、MeAPO與MeSAPO分子篩。但是把具有高儲放氧能力鈰和硅同時引入到AlPO4-n分子篩骨架中的報道還比較少,因此本論文將硅原子和具有

3、高儲放氧能力的鈰原子通過同晶取代引入到磷酸鋁分子篩骨架當中,得到了雜原子鈰硅磷酸鋁分子篩。雜原子鈰和硅的引入增強了分子篩酸性的同時,也可能使得分子篩具有了一定的氧化還原性能。本論文以水作為溶劑、三乙胺為模板劑、擬薄水鋁石為鋁源、正磷酸為磷源、碳酸鈰為鈰源和硅酸乙酯為硅源,采用水熱合成法合成了具有一定酸性和氧化性能的介孔鈰硅磷酸鋁分子篩(CeSAPO-5)。實驗系統(tǒng)地考察了原料配比、鋁源、反應體系的初始pH值、模板劑用量、晶化時間和晶化溫

4、度等合成因素對產物的影響。在成功合成鈰硅磷酸鋁分子篩的基礎上,本實驗采用了不同的后處理方式對其結構和穩(wěn)定性能進行分析,并對介孔分子篩孔道內模板劑的去除也進行了相關研究,考察了磷酸鈰鋁分子篩的熱穩(wěn)定性。最后得出鈰硅磷酸鋁分子篩的合成適宜條件:晶化溫度150℃、晶化時間72小時、pH值為2.894.34、物料比n(Al2O3):n(P2O5):n(SiO2):n(Ce2O3):n(H2O)=1:1:0.4:0.2:36(摩爾比)。通過X射線

5、粉末衍射、透射電鏡、掃描電鏡、差熱-熱重、氮氣物理脫附吸附、傅里葉紅外光譜等分析方法對產物進行表征。結果表明鈰和硅部分進入分子篩骨架中;合成的CeSAPO-5分子篩具有AlPO-5分子篩晶體的六方晶系結構,熱穩(wěn)定好,結構規(guī)整。測得樣品比表面積為194.1m2/g,孔容積為0.16cm3/g,孔徑主要分布在3-5nm處。本實驗合成的CeSAPO-5分子篩為介孔雜原子磷鋁分子篩。本論文以合成乙酸丁酯的酯化反應作為探針反應來考察CeSAPO-