CN102583436A - 低共熔体中杂原子磷铝分子筛sapo-5的快速合成方法 - Google Patents

低共熔体中杂原子磷铝分子筛sapo-5的快速合成方法 Download PDF

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赵新红
王�华
亢春喜
骆翠红
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Abstract

低共熔体中杂原子磷铝分子筛SAPO-5的快速合成方法，其步骤为：A)将低共熔体、铝源和硅源混合均匀，而后加入磷酸和氢氟酸，制成的混合物(按摩尔比计)为aDES:bP2O5:Al2O3:cHF:dSiO2，a=54-162、b=1.0-2.0、c=0.45-0.93、d=0.2-0.8，在120-125℃下加热，使混合物混合均匀；B)步骤A的混合物在微波辐射下加热至160-180℃，常压下晶化15-60分钟；C)步骤B的反应混合物冷却至室温，真空抽滤，用水和丙酮反复洗涤产物，于80-100℃下干燥，得到杂原子磷铝分子筛SAPO-5的粉末状产品。

Description

低共熔体中杂原子磷铝分子筛SAPO-5的快速合成方法
技术领域
 本发明涉及一种分子筛材料的合成方法。
背景技术
 1982年，UCC公司的科学家成功的合成与开发出了一个全新的分子筛家族-磷酸铝分子筛AlPO4-n（n为编号），这在多孔物质的发展史上是一个重要的里程碑。由于AlPO4-n的中性骨架结构，没有离子交换性能，表面酸性较弱，于是人们对A1PO4-n分子筛进行改性研究，通过同晶置换，使许多元素部分取代骨架的磷或铝，而制得一系列具有一定骨架结构的分子筛晶体。其中将硅引进到AlPO4系列骨架中派生出SAPO-n系列分子筛。SAPO-n分子筛有阳离子可交换能力和可调的酸性；同时SAPO-n分子筛的孔径为0.3-0.8nm，几乎包括沸石分子筛的全部孔径范围；并且他们的物化性质不仅类似于硅铝沸石，在某种程度上又具有磷酸铝分子筛的特性，可在硅铝沸石和磷酸铝盐分子筛的应用范围内使用。据报道，SAPO-n系列分子筛作为催化剂可用于许多的烃类转化反应中，如裂解、氢化裂解、芳香族化合物的烷基化和异构化等；也可作为吸附剂，SAPO-n系列分子筛其可以根据分子的大小不同来分离混合物，也可以根据分子极性的不同来分离它们。因此合成与研究磷酸硅铝系列分子筛具有重要意义。
目前杂原子磷铝分子筛合成主要采用水热合成法。这种传统的合成方法，存在一定的安全隐患，而且晶化时间长，需要添加有毒的有机模板剂，对环境产生污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种低共熔体中杂原子磷铝分子筛SAPO-5的快速合成方法。
本发明是低共熔体中杂原子磷铝分子筛SAPO-5的快速合成方法，其步骤为：
A）将低共熔体、铝源和硅源混合均匀，而后加入磷酸和氢氟酸，制成的混合物为，按摩尔比计，aDES: bP2O5:Al2O3:cHF:dSiO2，a=54~162、b=1.0~2.0、c=0.45~0.93、d=0.2~0.8，在120~125℃下加热，使混合物混合均匀；
B）步骤A的混合物在微波辐射下加热至160~180℃，常压下晶化15~60
分钟；
C）步骤B的反应混合物冷却至室温，真空抽滤，用水和丙酮反复洗涤产物，
于80~100℃下干燥，得到杂原子磷铝分子筛SAPO-5的粉末状产品。
本发明的有益之处：采用便宜且较易制备的低共熔体作为溶剂和模板剂，微波辐射作为加热方式，使杂原子磷铝分子筛晶化过程能够在常压、敞口容器中进行，分子筛晶化速率快，合成过程不使用昂贵的有机模板剂和离子液体，安全并且环境友好。
附图说明
图1为本发明所合成的SAPO-5 分子筛X射线衍射（XRD）谱图；
图2为本发明所合成的SAPO-5分子筛扫描电镜（SEM）照片。
具体实施方式
    实施例1：
 将2.8g季戊四醇、8.4g氯化胆碱、0.222g拟薄水铝石和0.036g白炭黑混合均匀后，转入三口烧瓶中，然后加入0.21ml磷酸和0.034g氢氟酸，制成混合物（按摩尔比计）为：54DES:1.0P2O5:Al2O3:0.45HF:0.4SiO2；将混合物升温到120-125℃，混合均匀；上述混合物在微波辐射加热至180℃，常压下晶化60分钟；上述反应混合物冷却到室温，真空抽滤，用水和丙酮对产物进行反复洗涤，于80℃下干燥3小时，得到粉末状产品。如图1、图2所示，经XRD检测，该粉末产品为SAPO-5分子筛。
 实施例2：
 将2.8g季戊四醇、8.4g氯化胆碱、0.222g拟薄水铝石和0.036g白炭黑混合均匀后，转入三口烧瓶中，然后加入0.42ml磷酸和0.038g氢氟酸，制成混合物（按摩尔比计）为：54DES:2.0P2O5:Al2O3:0.5HF:0.4SiO2；将混合物升温到120-125℃，混合均匀；上述混合物在微波辐射加热至180℃，常压下晶化60分钟；上述反应混合物冷却到室温，真空抽滤，用水和丙酮对产物进行反复洗涤，于80℃下干燥3小时，得到粉末状产品。如图1、图2所示，经XRD检测，该粉末产品为SAPO-5分子筛。
 实施例3：
 将2.8g季戊四醇、8.4g氯化胆碱、0.222g拟薄水铝石和0.036g白炭黑混合均匀后，转入三口烧瓶中，然后加入0.42ml磷酸和0.070g氢氟酸，制成混合物（按摩尔比计）为：54DES:2.0P2O5:Al2O3:0.93HF:0.4SiO2；将混合物升温到120-125℃，混合均匀；上述混合物在微波辐射加热至180℃，常压下晶化60分钟；上述反应混合物冷却到室温，真空抽滤，用水和丙酮对产物进行反复洗涤，于80℃下干燥3小时，得到粉末状产品。如图1、图2所示，经XRD检测，该粉末产品为SAPO-5分子筛。
 实施例4：
 将8.4g季戊四醇、25.2g氯化胆碱、0.222g拟薄水铝石和0.036g白炭黑混合均匀后，转入三口烧瓶中，然后加入0.32ml磷酸和0.036g氢氟酸，制成混合物（按摩尔比计）为：162DES:1.5P2O5:Al2O3:0.48HF:0.4SiO2；将混合物升温到120-125℃，混合均匀；上述混合物在微波辐射加热至180℃，常压下晶化60分钟；上述反应混合物冷却到室温，真空抽滤，用水和丙酮对产物进行反复洗涤，于80℃下干燥3小时，得到粉末状产品。如图1、图2所示，经XRD检测，该粉末产品为SAPO-5分子筛。
 实施例5： 
 将2.8g季戊四醇、8.4g氯化胆碱、0.222g拟薄水铝石和0.018g白炭黑混合均匀后，转入三口烧瓶中，然后加入0.32ml磷酸和0.034g氢氟酸，制成混合物（按摩尔比计）为：54DES:1.5P2O5:Al2O3:0.45HF:0.2SiO2；将混合物升温到120-125℃，混合均匀；上述混合物在微波辐射加热至180℃，常压下晶化60分钟；上述反应混合物冷却到室温，真空抽滤，用水和丙酮对产物进行反复洗涤，于80℃下干燥3小时，得到粉末状产品。如图1、图2所示，经XRD检测，该粉末产品为SAPO-5分子筛。
 实施例6：
 将2.8g季戊四醇、8.4g氯化胆碱、0.222g拟薄水铝石和0.072g白炭黑混合均匀后，转入三口烧瓶中，然后加入0.32ml磷酸和0.038g氢氟酸，制成混合物（按摩尔比计）为：54DES:1.5P2O5:Al2O3:0.5HF:0.8SiO2；将混合物升温到120-125℃，混合均匀；上述混合物在微波辐射加热至180℃，常压下晶化60分钟；上述反应混合物冷却到室温，真空抽滤，用水和丙酮对产物进行反复洗涤，于80℃下干燥3小时，得到粉末状产品。如图1、图2所示，经XRD检测，该粉末产品为SAPO-5分子筛。
 实施例7：
 将2.8g季戊四醇、8.4g氯化胆碱、0.222g拟薄水铝石和0.036g白炭黑混合均匀后，转入三口烧瓶中，然后加入0.32ml磷酸和0.038g氢氟酸，制成混合物（按摩尔比计）为：54DES:1.5P2O5:Al2O3:0.5HF:0.4SiO2；将混合物升温到120-125℃，混合均匀；上述混合物在微波辐射加热至180℃，常压下晶化15分钟；上述反应混合物冷却到室温，真空抽滤，用水和丙酮对产物进行反复洗涤，于80℃下干燥3小时，得到粉末状产品。如图1、图2所示，经XRD检测，该粉末产品为SAPO-5分子筛。
 实施例8：
将2.8g季戊四醇、8.4g氯化胆碱、0.222g拟薄水铝石和0.036g白炭黑混合均匀后，转入三口烧瓶中，然后加入0.32ml磷酸和0.038g氢氟酸，制成混合物（按摩尔比计）为：   54DES:1.5P2O5:Al2O3:0.5HF:0.4SiO2；将混合物升温到120-125℃，混合均匀；上述混合物在微波辐射加热至160℃，常压下晶化60分钟；上述反应混合物冷却到室温，真空抽滤，用水和丙酮对产物进行反复洗涤，于80℃下干燥3小时，得到粉末状产品。如图1、图2所示，经XRD检测，该粉末产品为SAPO-5分子筛。

Claims (6)

1.低共熔体中杂原子磷铝分子筛SAPO-5的快速合成方法，其步骤为：
A）将低共熔体、铝源和硅源混合均匀，而后加入磷酸和氢氟酸，制成的混合物为，按摩尔比计，aDES: bP2O5:Al2O3:cHF:dSiO2，a=54~162、b=1.0~2.0、c=0.45~0.93、d=0.2~0.8，在120~125℃下加热，使混合物混合均匀；
B）步骤A的混合物在微波辐射下加热至160~180℃，常压下晶化15~60
分钟；
C）步骤B的反应混合物冷却至室温，真空抽滤，用水和丙酮反复洗涤产物，
于80~100℃下干燥，得到杂原子磷铝分子筛SAPO-5的粉末状产品。
2.根据权利要求1所述的低共熔体中杂原子磷铝分子筛SAPO-5的快速合成方法，其特征在于，以季戊四醇和氯化胆碱，以质量比1:3复配，形成的低共熔体作为溶剂和模板剂。
3.根据权利要求1所述的低共熔体中杂原子磷铝分子筛SAPO-5的快速合成方法，其特征在于，磷源为磷酸。
4.根据权利要求1所述的低共熔体中杂原子磷铝分子筛SAPO-5的快速合成方法，其特征在于，铝源为拟薄水铝石。
5.根据权利要求1所述的低共熔体中杂原子磷铝分子筛SAPO-5的快速合成方法，其特征在于，硅源为白炭黑。
6.根据权利要求1所述的低共熔体中快速合成杂原子磷铝分子筛SAPO-5的方法，其特征在于, 反应体系中存在氢氟酸。
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