CN1308019A - 一种微孔金属磷酸硅铝型分子筛及其合成方法 - Google Patents
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Abstract
一种微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO,其无水基化学组成可表示为:mR·nMe·(Six AlyPz)O2,其中R为存在于分子筛微孔中的模板剂,m代表每摩尔(SixAlyPz)O2对应模板剂的摩尔数,m=0.001~8.00;Me为进入分子筛骨架的金属原子,n为每摩尔(SixAlyPz)O2对应Me的摩尔数,n=0.001~0.60。x、y、z分别表示Si、Al、P的摩尔分数,其范围分别是x=0.001~0.98,y=0.01~0.60,z=0.01~0.60,且x+y+z=1。该分子筛可用作离子交换剂和吸附剂,并可用作多种烃类转化反应的催化剂。
Description
本发明提供了一种新型微孔金属磷酸硅铝型分子筛(MeAPSO)及其合成方法。
1984年,美国专利USP4,440,871公开了多种具有不同结构的磷酸硅铝分子筛的合成,这些分子筛分别是SAPO-5,SAPO-11,SAPO-16,SAPO-17,SAPO-20,SAPO-31,SAPO-34,SAPO-35,SAPO-37,SAPO-40,SAPO-41,SAPO-42和SAPO-44。其中一些小孔结构的分子筛如SAPO-34等已成功应用于MTO(甲醇制取低碳稀烃)、SDTO(合成气经由二甲醚制取低碳稀烃)等过程,并显示出很好的催化性能。此后,又有一些不同结构的磷酸硅铝分子筛相继被合成出来,如SAPO-56是Stephen T.Wilson等人于1994年合成出一种新型结构的磷酸硅铝分子筛(USP5,370,851)。
金属分子筛是将金属引入到分子筛的骨架上,从而使其具有一些不同于原分子筛的特性。美国专利USP4,554,143、4,752,651、4,853,179等先后报导了几种金属磷铝酸盐的合成方法,但尚未见到对MeAPSO型分子筛进行系统研究的报导。
本发明合成的金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO,其特征在于所合成分子筛的无水化学组成可表示为:mR·nMe·(Six Aly Pz)O2,其中R为存在于分子筛微孔中的模板剂,m代表每摩尔(SixAlyPz)O2对应模板剂的摩尔数,m=0.001~8.00;Me为进入分子筛骨架的金属原子,n为每摩尔(SixAlyPz)O2对应Me的摩尔数,n=0.001~0.60。x、y、z分别表示Si、Al、P的摩尔分数,其范围分别是x=0.001~0.98,y=0.01~0.60,z=0.01~0.60,且x+y+z=1。
在上述本发明的分子筛中,其金属原子至少有部分以MeO2 q四面体形成分子筛骨架存在于分子筛中。另外,进入分子筛中的金属原子Me为钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、钼、镁、钙、锶、钡和镧等金属中一种或任意几种。
本发明提供的合成MeAPSO型分子筛方法,其特征在于制备过程如下:
(1)按比例将硅源物质、铝源物质、磷源物质、金属化合物、模板剂和水在搅拌下混合均匀,得初始凝胶混合物;
(2)将初始凝胶混合物料移入不锈钢合成釜中密封,在100~250℃晶化不少于0.1小时,最佳为20~240小时;
(3)将固体结晶产物与母液分离,用脱离子水洗涤至中性、在80-130℃空气中干燥后得到MeAPSO型分子筛原粉;
(4)将分子筛原粉在300-700℃空气中焙烧不少于3小时,即可得金属磷酸硅铝型分子筛吸附剂或催化剂。
在上述制备过程中,所使用的硅源为硅溶胶、水玻璃、活性二氧化硅或正硅酸酯中的一种或任意几种的混合物;铝源为铝盐、铝酸盐、活性氧化铝、烷氧基铝、假勃母石或拟薄水铝石中的一种或任意几种的混合物;磷源为正磷酸、磷酸盐、有机磷化物或磷氧化物中的一种或任意几种的混合物;金属化合物为钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、钼、镁、钙、锶、钡和镧等金属的氧化物、氧氯化物或无机、有机金属酸盐中的一种或任意几种的混合物。模板剂为环己胺、三乙胺、二乙胺、正丙胺、异丙胺、二正丙胺、二异丙胺、三丙胺、正丁胺、异丁胺、六次甲基次胺、己二胺、N,N-二异丙基乙胺、N,N-二异丙基丙胺、N’,N’,N,N-四甲基-1,6-己二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、四甲基氢氧化胺、四乙基氢氧化胺、四丙基氢氧化胺或四丁基氢氧化胺以及醇类中的一种或任意几种的混合物。
在上述制备过程中,各原料之间配比(按氧化物分子比)为:
MeOx/Al2O3=0.01~1.0;
SiO2/Al2O3=0.001~10;
P2O5/Al2O3=0.5~15;
H2O/Al2O3=10~100;
R/Al2O3=0.1~10;R为一种或几种模板剂的混合物。
另外,在上述合成方法中,其晶化压力为其自生压力或充入0.01~1MPa的氮气、空气或惰性气体等。
在上述本发明的合成MeAPSO型分子筛的方法中,只要通过改变模板剂以及各原料之间配比,就可以合成出不同MeAPSO分子筛。
具体地说,(1)MeAPSO-17分子筛的合成
当使用的模板剂为环己胺、三乙胺、二乙胺、正丙胺、异丙胺、二正丙胺、二异丙胺、三丙胺、正丁胺、异丁胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、四甲基氢氧化胺、四乙基氢氧化胺、四丙基氢氧化胺或四丁基氢氧化胺以及醇类中的一种或任意几种的混合物。其中,最理想的模板剂为环己胺、三己胺或二乙胺的一种或几种的混合物。
并且,所使用的各原料之间配比(按氧化物分子比)为:
MeOx/Al2O3=0.01~1.0;
SiO2/Al2O3=0.001~0.1;
P2O5/Al2O3=0.5~15;
H2O/Al2O3=10~100;
R/Al2O3=1~10;R为一种或几种模板剂的混合物。
则可以合成MeAPSO-17分子筛。
这时所合成的MeAPSO-17分子筛,其无水基化学组成可表示为:mR·(SixAlyPz)O2,其中R为存在于分子筛微孔中的一种或几种模板剂,m为每摩尔(SixAlyPz)O2中R的摩尔数,且m=0.03~2.00;x、y、z分别为Si、Al、P原子的摩尔分数,且满足x+y+z=1,同时,x=0.001~0.60,y=0.01~0.60,Me为存在于分子筛中的金属杂原子,n为每摩尔(SixAlyPz)O2中Me的摩尔数,n=0.01~0.60。
(2)MeAPSO-18分子筛的合成
当使用的有机胺模板剂为N,N-二异丙基乙胺、N,N-二异丙基丙胺、四乙基氢氧化胺中一种或几种。
并且,所用的各原料配比(按氧化物分子比)为:
Me/Al2O3=0.01~1.0;
SiO2/Al2O3=0.001~10;
P2O5/Al2O3=0.5~10;
H2O/Al2O3=10~100;
R/Al2O3=0.1~10;R为一种模板剂。
则可以合成杂原子磷酸硅铝分子筛MeAPSO-18。
这时所合成的MeAPSO-18分子筛,其无水化学组成可表示为:mR·nMe·(SixAlyPz)O2,其中R为存在于分子筛微孔中的一种模板剂,m为每摩尔(SixAlyPz)O2中R的摩尔数,且m=0.001~0.3;x、y、z分别为Si、Al、P的摩尔分数,其范围是x=0.001~0.98,y=0.01~0.60,z=0.01~0.60,且满足x+y+z=1,Me为金属原子,n为每摩尔(SixAlyPz)O2中Me的摩尔数,n=0.01~0.25。
上述所含金属原子最好为锆、钛、钴、锰、镁、铁、镍和锌等金属中的至少一种。
(3)MeAPSO~34分子筛的合成
所使用的模板剂为三乙胺、二乙胺、正丙胺、异丙胺、二正丙胺、二异丙胺、三丙胺、正丁胺、异丁胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、四甲基氢氧化胺、四乙基氢氧化胺、四丙基氢氧化胺或四丁基氢氧化胺以及醇类的一种或任意几种的混合物。其中最理想为使用廉价的三乙胺、二乙胺、正丙胺、异丙胺和三丙胺中一种或几种混合物作模板剂。
并且,所使用的各原料配比(按氧化物分子比)为:
MeOx/Al2O3=0.01~1.0;
SiO2/Al2O3=0.001~10;
P2O5/Al2O3=0.5~15;
H2O/Al2O3=10~100;
R/Al2O3=1~10;R为一种或几种模板剂的混合物。
则可以合成MeAPSO-34分子筛。
这时所合成的MeAPSO-34分子筛,其无水化学组成可表示为:mR·(SixAlyPz)O2,其中R为存在于分子筛微孔中的模板剂,m为每摩尔(SixAlyPz)O2中R的摩尔数,且m=0.03~8.00;x、y、z分别为Si、Al、P原子的摩尔分数,且满足x+y+z=1,同时,x=0.001~0.98,y=0.01~0.60,z=0.01~0.60;Me为金属原子,n为每摩尔(SixAlyPz)O2中Me的摩尔数,n=0.01~0.60。
(4)MeAPSO-35分子筛的合成
当所使用的模板剂为六次甲基次胺、己二胺、三乙胺、二乙胺、正丙胺、异丙胺、二正丙胺、二异丙胺、三丙胺、正丁胺、异丁胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、四甲基氢氧化胺、四乙基氢氧化胺、四丙基氢氧化胺或四丁基氢氧化胺以及醇类的一种或任意几种的混合物。其中最理想的为六次甲基次胺作模板剂。
并且,所使用的各原料配比(按氧化物分子比)为:
MeOx/Al2O3=0.01~1.0;
SiO2/Al2O3=0.3~0.6;
P2O5/Al2O3=0.5~15;
H2O/Al2O3=10~100;
R/Al2O3=1~2;R为一种或几种模板剂的混合物。
则可以合成MeAPSO-35分子筛。
这时所合成的MeAPSO-35分子筛,其无水基化学组成可表示为:mR·nMe(SixAlyPz)O2,其中R为存在于分子筛微孔中的一种模板剂,m为每摩尔(SixAlyPz)O2中R的摩尔数,且m=0.03~8.00;x、y、z分别为Si、Al、P原子的摩尔分数,且满足x+y+z=1,同时,x=0.30~0.60,y=0.01~0.60,z=0.01~0.60;Me为存在于分子筛中的金属杂原子,n为每摩尔(SixAlyPz)O2中Me的摩尔数,n=0.01~0.60。
(5)MeAPSO-44分子筛的合成
当使用的模板剂为环己胺、三乙胺、二乙胺、正丙胺、异丙胺、二正丙胺、二异丙胺、三丙胺、正丁胺、异丁胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、四甲基氢氧化胺、四乙基氢氧化胺、四丙基氢氧化胺或四丁基氢氧化胺以及醇类的一种或任意几种的混合物。其中最理想的环己胺、三乙胺或二乙胺作模板剂。
并且,所使用的各原料配比(按氧化物分子比)为:
MeOx/Al2O3=0.01~1.0;
SiO2/Al2O3=0.2~10;
P2O5/Al2O3=0.5~15;
H2O/Al2O3=10~100;
R/Al2O3=1~10;R为一种或几种模板剂的混合物。
则可以合成MeAPSO-44分子筛。
这时所合成的MeAPSO-44分子筛,其无水基化学组成可表示为:mR·nMe(SixAlyPz)O2,其中R为存在于分子筛微孔中的一种模板剂,m为每摩尔(SixAlyPz)O2中R的摩尔数,且m=0.03~3.00;x、y、z分别为Si、Al、P原子的摩尔分数,且满足x+y+z=1,同时,x=0.2~0.60,y=0.01~0.60,z=0.01~0.60;Me为存在于分子筛中的金属杂原子,n为每摩尔(SixAlyPz)O2中Me的摩尔数,n=0.01~0.60。
(6)MeAPSO-56分子筛的合成
当所用的模板剂为N’,N’,N,N-四甲基-1,6-己二胺、三丙胺或正丙胺中的一种或几种的混合物。并且,所用的各原料配比(按氧化物分子比)为:
Me/Al2O3=0.01~0.7;
SiO2/Al2O3=0.1~10;
P2O5/Al2O3=0.5~15;
H2O/Al2O3=10~100;
R/Al2O3=0.7~6;R为一种或几种模板剂的混合物;
则可以合成MeAPSO-56分子筛。这时所合成的MeAPSO-56分子筛,其无水状态化学组成表示为mR·nMe·(SixAlyPz)O2;其中R为存在于分子筛微孔中的模板剂,m代表每摩尔(SixAlyPz)O2中模板剂的摩尔数,m=0.05~0.3;Me为进入分子筛骨架的金属原子,n为每摩尔(SixAlyPz)O2中Me的摩尔数,n=0.001~0.20。x、y、z分别表示Si、Al、P的摩尔分数,其范围分别是x=0.01~0.98,y=0.01~0.60,z=0.01~0.52,且x+y+z=1。
另外,在上述MeAPSO-56分子筛中,其金属原子Me理想的为钒、铜、钼、锆、钛、钴、锰、镁、铁、镍和锌中的一种或任意几种。
下面通过实施例详述本发明。
实施例1 TiAPSO-17
将6.88g拟薄水铝石(含Al2O3 74.2%)粉末放入100ml不锈钢合成釜中,加入[11.53g磷酸(含H3PO4 85%)+14ml去离子水],待搅拌均匀后,加入1.2g硅溶胶(含SiO2 25%),继续搅拌10分钟,在搅拌下加入1.7ml四丁基钛酸酯及去离子水17ml,然后加入环己胺7.5ml,搅拌15分钟直至混合均匀,其凝胶组成为:1.5C6H11NH2∶0.1SiO2∶Al2O3∶P2O5∶0.05TiO2∶39H2O。
将合成釜密封,在120℃烘箱内老化5小时,再在200℃条件下晶化24小时。取出合成釜,放入冷水中冷却至室温,将固体与母液分离,用去离子水洗涤至中性,在100℃下干燥,经XRD衍射分析产物为TAPSO-17,25℃下其饱和吸水量为26.8%wt。
由化学元素分析可知,其固体产物组成为:2.8wt.%C,0.5wt.%N,3.5wt.%SiO2,41.2wt.%Al2O3,47.3wt.%P2O5,2.6wt.%TiO2,2.1wt.%H2O。
对比例1
在实施例1中,只将1.2g硅溶胶改为1.8g,其余组分和晶化条件不变,产物为TiAPSO-17和TiAPSO-44分子筛的混晶。
对比例2
在实施例1中,只将1.2g硅溶胶改为3.6g,其余组分和晶化条件不变,产物为TiAPSO-44分子筛。
实施例2 VAPSO-17
将7.06g假勃母石(含Al2O3 72.2%)粉末放入100ml不锈钢合成釜中,加入[11.53g磷酸(含H3PO4 85%)+14ml去离子水],待搅拌均匀后,加入1.2g硅溶胶(含SiO2 25%),继续搅拌10分钟,在搅拌下加入0.59gNH4VO3和17ml去离子水,然后加入环己胺7.5ml,搅拌15分钟直至混合均匀,其凝胶组成为:1.5C6H11NH2∶0.1SiO2∶Al2O3∶P2O5∶0.05V2O5∶39H2O。
将合成釜充入0.4Mpa的氮气后密封,在120℃烘箱内老化5小时,再在200℃条件下晶化24小时。取出合成釜,放入冷水中冷却至室温,将固体与母液分离,用去离子水洗涤至中性,在100℃下干燥,经XRD衍射分析产物为VAPSO-17,25℃下其饱和吸水量为24.5%wt。
实施例3 CrAPSO-17
在实施例2中,将0.59g NH4VO3改为2.00g Cr(NO3)3·9H2O,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为CrAPSO-17分子筛,25℃下其饱和吸水量为25.8wt%。
实施例4 ZrAPSO-17
将6.88g拟薄水铝石(含Al2O3 74.2%)粉末放入100ml不锈钢合成釜中,加入[11.53g磷酸(含H3PO4 85%)+14ml去离子水],待搅拌均匀后,加入1.2g硅溶胶(含SiO2 25%),继续搅拌10分钟,在搅拌下加入(1.07g硝酸锆[Zr(NO3)4·5H2O]和17ml去离子水),然后加入环己胺7.5ml,搅拌15分钟直至混合均匀,其凝胶组成为:1.5C6H11NH2∶0.1SiO2∶Al2O3∶P2O5∶0.05ZrO2∶39H2O。
将合成釜密封,在120℃烘箱内老化5小时,再在200℃条件下晶化24小时。取出合成釜,放入冷水中冷却至室温,将固体与母液分离,用去离子水洗涤至中性,在100℃下干燥,经XRD衍射分析产物为ZrAPSO-17,25℃下其饱和吸水量为24.1%wt。
实施例5 MgAPSO-17
在实施例4中,将1.07gZr(NO3)4·5H2O改为1.08gMg(CH3COO)2·4H2O,并以8.1ml三乙胺代替环已胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为MgAPSO-17分子筛,25℃下其饱和吸水量为23.1wt%。
实施例6 CaAPSO-17
在实施例4中,将1.07gZr(NO3)4·5H2O改为1.19g Ca(NO3)2·4H2O,并以6.9ml二乙胺代替环已胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为CaAPSO-17分子筛,25℃下其饱和吸水量为20.5wt%。
实施例7 SrAPSO-17
在实施例4中,将1.07gZr(NO3)4·5H2O改为1.06g Sr(NO3)2,并以6.1ml异丙胺代替环已胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为SrAPSO-17分子筛,25℃下其饱和吸水量为25.1wt%。
实施例8 BaAPSO-17
在实施例4中,将1.07gZr(NO3)4·5H2O改为1.31g Ba(NO3)2,并以8.7ml三丙胺代替环已胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为BaAPSO-17分子筛,25℃下其饱和吸水量为24.3wt%。
实施例9 FeAPSO-17
在实施例4中,将1.07gZr(NO3)4·5H2O改为1.02g Fe(NO3)2·9H2O,并以8.2ml二丙胺代替环已胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为FeAPSO-17分子筛,25℃下其饱和吸水量为25.8wt%。
实施例10 CoAPSO-17
在实施例4中,只将1.07gZr(NO3)4·5H2O改为1.25gCo(CH3COO)4·4H2O,并以7.4ml四甲基氢氧化胺代替环已胺,其余组分和操作条件不变,所得产物经XRD衍射分析为CoAPSO-17分子筛,其饱和吸水量为24.5%wt。
实施例11 NiAPSO-17
在实施例4中,只将1.07gZr(NO3)4·5H2O改为1.48g Ni(NO3)2·6H2O,并以4.2ml环已胺和2.6ml二乙胺作模板剂,其余组分和操作条件不变,所得产物经XRD衍射分析为NiAPSO-17分子筛,其饱和吸水量为26.8%wt。
实施例12 CuAPSO-17
在实施例4中,只将1.07gZr(NO3)4·5H2O改为1.21g Cu(NO3)2·3H2O,并以3.7ml三乙胺和3.4ml二乙胺作模板剂,其余组分和操作条件不变,所得产物经XRD衍射分析为CuAPSO-17分子筛,其饱和吸水量为22.5%wt。
实施例13 ZnAPSO-17
在实施例4中,只将1.07gZr(NO3)4·5H2O改为1.11gZn(CH3COO)2·2H2O,并以3.1ml三乙胺和3.5ml正丙胺作模板剂,其余组分和操作条件不变,所得产物经XRD衍射分析为ZnAPSO-17分子筛,其饱和吸水量为25.3%wt。
实施例14 MnAPSO-17
在实施例4中,只将1.07gZr(NO3)4·5H2O改为1.25gMn(CH3COO)4·4H2O,将原料加入合成釜密封后充入0.1MPa氮气,其余组分和操作条件不变,所得产物经XRD衍射分析为MnAPSO-17分子筛,25℃下其饱和吸水量为23.1%wt
实施例15 MoAPSO-17
在实施例4中,只将1.07gZr(NO3)4·5H2O改为0.89g(NH4)6Mo7O24·4H2O,将原料加入合成釜密封后充入0.1Mpa空气,其余组分和操作条件不变,所得产物经XRD衍射分析为MoAPSO-17分子筛,25℃下其饱和吸水量为21.1%wt
实施例16 LaAPSO-17
在实施例4中,只将1.07gZr(NO3)4·5H2O改为1.85g La(NO3)3·nH2O(含La2O3 45%),将原料加入合成釜密封后充入0.8Mpa空气,其余组分和操作条件不变,所得产物经XRD衍射分析为LaAPSO-17分子筛,25℃下其饱和吸水量为25.6%wt
实施例17 TiAPO-17
将6.88g拟薄水铝石(含Al2O3 74.2%)粉末放入100ml不锈钢合成釜中,加入[11.53g磷酸(含H3PO4 85%)+14ml去离子水],待搅拌均匀后,加入四丁基钛酸酯3.4ml,继续搅拌10分钟,在搅拌下加入去离子水17ml,然后加入环己胺7.5ml,搅拌15分钟直至混合均匀,其凝胶组成为:1.5C6H11NH2∶Al2O3∶P2O5∶0.1TiO2∶39H2O。
将合成釜密封,在120℃烘箱内老化5小时,再在200℃条件下晶化24小时。取出合成釜,放入冷水中冷却至室温,将固体与母液分离,用去离子水洗涤至中性,在100℃下干燥,经XRD衍射分析产物为TiAPO-17,25℃下其饱和吸水量为24.0%wt。
由化学元素分析可知,其固体产物组成为:2.6wt.%C,0.5wt.%N,42.9wt.%Al2O3,48.0wt.%P2O5,3.1wt.%TiO2,2.9wt.%H2O。
实施例18 ZrAPO-17
将7.06g假勃母石(含Al2O3 72.2%)粉末放入100ml不锈钢合成釜中,加入[11.53g磷酸(含H3PO485%)+14ml去离子水],待搅拌均匀后,在搅拌下加入(2.15g硝酸锆[Zr(NO3)4·5H2O]和17ml去离子水),然后加入环己胺7.5ml,搅拌15分钟直至混合均匀,其凝胶组成为:1.5C6H11NH2∶Al2O3∶P2O5∶0.1ZrO2∶39H2O。
将合成釜密封,在200℃烘箱内晶化24小时。取出合成釜,放入冷水中冷却至室温,将固体与母液分离,用去离子水洗涤至中性,在100℃下干燥,经XRD衍射分析产物为ZrAPSO-17,25℃下其饱和吸水量为23.5%wt。
实施例19 CoAPO-17
在实施例18中,只将(2.15g硝酸锆[Zr(NO3)4·5H2O]和17ml去离子水)改为(2.50g醋酸钴[Co(CH3COO)4·4H2O]+17ml去离子水),其余组分和操作条件不变,所得产物经XRD衍射分析为CoAPO-17分子筛,25℃下其饱和吸水量为23.1%wt。
实施例20 MnAPO-17
在实施例19中,只将(2.15g硝酸锆[Zr(NO3)4·5H2O]和17ml去离子水)改为(2.50g醋酸锰[Mn(CH3COO)4.4H2O]+17ml去离子水),其余组分和操作条件不变,所得产物经XRD衍射分析为MnAPO-17分子筛,25℃下其饱和吸水量为22.4%wt。
实施例21 ZrAPSO-18
将7.06g活性氧化铝(含Al2O3 72.2wt%)溶解于39.64ml脱离子水中,搅拌下加入10.95g正磷酸(含H3PO4 85wt%),再缓慢加入2.35g硅溶胶(含SiO2 25.5wt%),然后加入2.15g硝酸锆[Zr(NO3)4·5H2O],继续搅拌不少于30分钟,最后加入10.34gN,N-二异丙基乙胺。继续搅拌直至成为均一相。将上述混合物料移入不锈钢合成釜中密封,在170℃及自生压力下晶化12小时,固体产物用脱离子水洗涤至中性,在100℃下空气中干燥12小时,产物为ZrAPSO-18分子筛,其XRD分析结果如表1所示。同SAPO-18分子筛的XRD标准谱图相比,部分衍射峰位置和强度发生变化,说明Zr原子进入分子筛骨架后引起晶胞参数等发生变化所至。
表1No. 2θ d() 100×I/I01 9.450 9.3513 1002 10.540 8.3865 173 12.870 6.6730 104 14.740 6.0050 145 15.920 5.5624 326 16.910 5.2389 687 19.530 4.5416 228 20.020 4.4315 279 20.510 4.3268 3610 21.280 4.1719 2711 23.830 3.7309 2812 26.250 3.3922 2713 27.800 3.2065 2214 30.300 2.9474 1715 30.980 2.8842 2616 32.150 2.7819 20
实施例22 CoAPSO-18
在实施例21中,将7.06g活性氧化铝(含Al2O3 72.2wt%)改为6.00g软水铝石(含Al2O3 85.0wt%)、2.15g硝酸锆改为1.46g硝酸钴[含Co(NO3)2·6H2O 99%],其余组分和晶化条件不变,产物为CoAPSO-18分子筛,其XRD分析结果如表2所示。同SAPO-18分子筛的XRD标准谱图相比,部分衍射峰消失,并且峰形发生变化,说明Co原子进入分子筛骨架后引起晶胞参数等发生变化所至。
表2No. 2θ d() 100×I/I01 9.460 9.3414 1002 10.500 8.4184 123 12.800 6.9104 104 13.950 6.3432 95 14.750 6.0009 86 15.920 5.5624 377 16.920 5.2359 508 19.570 4.5324 179 20.490 4.3309 3710 21.210 4.1855 2411 23.890 3.7217 1912 25.730 3.4596 1413 26.210 3.3973 2114 27.750 3.2122 1315 30.320 2.9455 1716 30.920 2.8897 24
实施例23 TiAPSO-18
在实施例21中,将2.35g硅溶胶改为1.50g活性二氧化硅(含SiO240%)、2.15g硝酸锆改为0.63g硫酸钛[Ti(SO4)2 96%],其余组分和晶化条件不变,产物为TiAPSO-18分子筛,其XRD分析结果如表3所示。同SAPO-18分子筛的XRD标准谱图相比,部分衍射峰消失,并且峰形发生变化,说明Ti原子进入分子筛骨架后引起晶胞参数等发生变化所至。
表3No. 2θ d() 100×I/I01 9.490 9.3119 1002 10.430 8.4747 143 10.860 8.1401 124 12.950 6.8307 95 14.760 5.9969 116 15.520 5.7049 307 15.910 5.5659 178 16.880 5.2482 739 17.680 5.0125 2110 19.500 4.5485 1511 20.020 4.4315 3112 20.810 4.2651 3513 21.740 4.0847 1514 23.820 3.7325 1615 26.170 3.4024 2316 26.720 3.3336 1417 27.930 3.1919 2218 30.090 2.9675 1819 30.720 2.9080 1820 32.330 2.7668 20
对比例3 TiAPSO
在实施例21中,将2.15g硝酸锆改为13.75g硫酸钛[Ti(SO4)2 96%],其余组分和晶化条件不变,产物为混晶,是由TiAPSO-18和TiAPSO-5组成的混合物,其XRD分析结果如表4所示。说明Ti原子进入分子筛骨架的量存在着一定的量的限制。
表4No. 2θ D() 100×I/I01 7.390 11.9527 722 9.450 9.3513 173 12.840 6.8890 124 14.860 5.9567 265 15.940 5.5555 126 16.880 5.2482 137 19.710 4.5005 608 20.880 4.2509 1009 22.330 3.9781 7610 23.830 3.7309 1011 25.910 3.4359 3812 28.930 3.0838 1613 30.020 2.9742 2114 34.550 2.5939 1715 37.530 2.3945 12
实施例24 MnAPSO-18
在实施例21中,将2.15g硝酸锆改为1.23g乙酸锰[Mn(CH3COO)2·4H2O],其余组分和晶化条件不变,产物为MnAPSO-18分子筛,其XRD分析结果如表5所示。同SAPO-18分子筛的XRD标准谱图相比,部分衍射峰消失,并且峰形发生变化,说明Mn原子进入分子筛骨架后引起晶胞参数等发生变化所至。
表5No. 2θ d() 100×I/I01 7.380 11.9686 72 9.480 9.3217 1003 10.540 8.3865 144 12.820 6.8997 105 14.750 6.0009 106 15.940 5.5555 337 16.960 5.2236 628 19.560 4.5347 209 20.030 4.4294 2210 20.510 4.3268 3411 21.290 4.1700 2812 23.860 3.7263 2213 25.820 3.4477 1514 26.250 3.3922 2115 27.910 3.1941 1716 30.250 2.9521 1717 31.010 2.8815 24
实施例25 MgAPSO-18
在实施例21中,将2.15g硝酸锆改为1.07g乙酸镁[Mg(CH3COO)2·4H2O],其余组分和晶化条件不变,产物为MgAPSO-18分子筛,其XRD分析结果如表6所示。同SAPO-18分子筛的XRD标准谱图相比,部分衍射峰消失,并且峰形发生变化,说明Mg原子进入分子筛骨架后引起晶胞参数等发生变化所至。
表6No. 2θ d() 100×I/I01 9.490 9.3119 1002 10.460 8.4505 173 10.910 8.1029 154 15.540 5.6976 325 16.910 5.2389 936 17.730 4.9984 247 19.530 4.5416 228 20.060 4.4228 399 20.870 4.2529 4510 21.960 4.0442 2011 22.360 3.9728 1612 23.880 3.7232 2013 24.320 3.6569 1614 26.220 3.3960 2715 27.970 3.1874 2316 30.110 2.9655 2217 31.070 2.8761 2218 32.350 2.7651 25
实施例26 FASPO-18
在实施例21中,将2.15g硝酸锆改为2.02g硝酸铁[Fe(NO3)3·9H2O],并用10.61g N,N,-二异丙基丙胺代替N,N-二异丙基乙胺,其余组分和晶化条件不变,产物为FAPSO-18分子筛,其XRD分析结果如表7所示。同SAPO-18分子筛的XRD标准谱图相比,部分衍射峰消失,并且峰形发生变化,说明Fe原子进入分子筛骨架后引起晶胞参数等发生变化所至。
表7No. 2θ d() 100×I/I01 9.510 9.2924 1002 10.440 8.4666 143 10.860 8.1401 144 15.560 5.6903 285 16.950 5.2267 716 17.670 5.0153 187 19.540 4.5393 168 20.060 4.4228 329 20.820 4.2630 4010 21.780 4.0773 1811 23.990 3.7064 1412 24.320 3.6569 1613 26.210 3.3973 2514 30.120 2.9646 1715 31.090 2.8743 1916 32.340 2.7660 21
实施例27 NiAPSO-18
在实施例21中,将2.15g硝酸锆改为1.45g硝酸镍[Ni(NO3)2·6H2O],并用9.96g四乙基氢氧化胺代替N,N-二异丙基乙胺,其余组分和晶化条件不变,产物为NiAPSO-18分子筛,其XRD分析结果如表8所示。同SAPO-18分子筛的XRD标准谱图相比,部分衍射峰消失,并且峰形发生变化,说明Ni原子进入分子筛骨架后引起晶胞参数等发生变化所至。
表8No. 2θ d() 100×I/I01 9.450 9.3513 1002 10.550 8.3786 153 12.780 6.9212 124 14.740 6.0050 95 15.960 5.5486 486 16.880 5.2482 477 19.560 4.5347 218 20.510 4.3268 439 21.290 4.1700 3510 23.830 3.7309 3111 25.760 3.4556 1912 26.270 3.3897 2413 27.790 3.2076 2114 30.330 2.9445 1815 31.020 2.8806 28
实施例28 ZnAPSO-18
在实施例21中,将2.15g硝酸锆改为1.10g乙酸锌[Zn(CH3COO)2·2H2O],其余组分和晶化条件不变,产物为ZnAPSO-18分子筛,其XRD分析结果如表9所示。同SAPO-18分子筛的XRD标准谱图相比,部分衍射峰消失,并且峰形发生变化,说明Zn原子进入分子筛骨架后引起晶胞参数等发生变化所至。
表9No. 2θ d() 100×I/I01 9.430 9.3711 1002 10.500 8.4184 123 12.790 6.9158 114 15.920 5.5624 455 16.880 5.2482 556 19.560 4.5347 207 20.460 4.3372 418 21.240 4.1797 309 23.810 3.7340 2610 25.720 3.4609 1611 26.270 3.3897 2212 27.780 3.2088 1513 30.310 2.9464 1714 30.980 2.8842 27
对比例4
在实施例21中,将10.34gN,N-二异丙基乙胺改为5.82g N,N-二异丙基乙胺,其余组分和晶化条件不变,产物为未知相,其XRD分析结果如表10所示。
表10No. 2θ d() 100×I/I01 7.500 11.7777 82 13.000 6.8045 23 14.930 5.9290 34 19.800 4.4803 65 20.530 4.3226 176 21.160 4.1953 67 21.890 4.0570 1008 22.480 3.9518 119 23.260 3.8211 710 25.970 3.4281 411 28.320 3.1488 812 30.050 2.9713 413 31.270 2.8581 914 35.920 2.4981 1215 42.400 2.1301 316 46.710 1.9431 517 48.310 1.8824 518 53.790 1.7028 319 56.700 1.6221 3
实施例29
将实施例21中所得到的样品于550℃下通入空气焙烧4小时。称取2g焙烧后的样品,加入到100毫升1M的氯化铜溶液中。在50℃下交换12小时,反复交换4次,所得到的样品经过滤、脱离子水洗涤并于100℃下干燥,即得铜交换后的样品Cu-ZrAPSO-18分子筛。
实施例30 ZrAPSO-34
将7.06g拟薄水铝石(含Al2O3 72.2wt%)溶解于19ml脱离子水中,搅拌下加入4.8g硅溶胶(含SiO2 25wt%),再缓慢加入11.53g正磷酸(含H3PO4 85wt%),加水10ml,继续搅拌10分钟,然后加入[1.07gZr(NO3)4·5H2O(AR)+10ml H2O],继续搅拌20分钟,再加入15.15g三乙胺混合均匀,其凝胶组成为:3NEt3∶0.4SiO2∶Al2O3∶P2O5∶0.05ZrO2∶50H2O。
将上述混合物料移入不锈钢合成釜中密封,在200℃及自生压力下晶化24小时,固体产物用脱离子水洗涤至中性,在100℃空气中干燥后经XRD分析(表11)为ZrAPSO-34分子筛,25℃下其饱和吸水量为31.2wt%。
由化学元素分析可知,其固体产物组成为:2.6wt.%C,0.5wt.%N,4.6wt.%SiO2,37.1wt.%Al2O3,49.4wt.%P2O5,2.2wt.%ZrO2,3.6wt.%H2O。
表11No. 2θ d() 100×I/I01 9.660 9.1485 1002 13.010 6.7993 103 16.200 5.4669 354 17.040 5.1992 135 20.750 4.2773 376 21.380 4.1526 157 24.270 3.6643 108 26.040 3.4191 149 30.590 2.9201 1410 31.230 2.8617 1811 49.090 1.8543 7
实施例31 (TAPSO-34)
在实施例30中,将1.07g Zr(NO3)4·5H2O(AR)改为0.63g硫酸钛[含Ti(SO4)2 96%],其余组分不变,而将晶化条件改为先充入0.4Mpa的氮气,再在200℃下晶化24小时,产物为TAPSO-34分子筛,其XRD分析如表12所示,25℃下饱和吸水量为35.1wt%。
表12No. 2θ d() 100×I/I01 9.430 9.3711 1002 12.780 6.9292 183 13.980 6.3297 84 15.940 5.5555 495 17.900 4.9513 126 18.940 4.6817 87 20.510 4.3268 798 21.000 4.2269 139 23.040 3.8570 1010 25.140 3.5394 1711 25.780 3.4530 2012 30.490 2.9294 2413 31.590 2.8299 9
实施例32 (CoAPSO-34)
在实施例30中,将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.25gCo(CH3COO)4·4H2O,其余组分不变,在200℃下晶化24小时,产物为CoAPSO-34分子筛,其XRD分析如表3所示,25℃下饱和吸水量为34.0wt%。
表13No. 2θ d() 100×I/I01 9.430 9.3711 1002 12.760 6.9320 203 13.940 6.3477 84 15.930 5.5589 495 17.860 4.9623 146 20.490 4.3309 817 23.010 3.8620 118 25.080 3.5477 219 25.790 3.4517 2310 30.470 2.9313 2811 31.110 2.8725 22
实施例33 (MnAPSO-34)
在实施例30中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为0.62gMn(CH3COO)4·4H2O,其余组分和晶化条件不变,产物为MnAPSO-34分子筛,其XRD分析如表14所示,25℃下饱和吸水量为32.3wt%。
表14No. 2θ d() 100×I/I01 9.430 9.3711 1002 12.780 6.9212 163 13.960 6.3387 84 15.930 5.5589 475 20.490 4.3309 736 23.020 3.8603 117 25.090 3.5463 158 25.770 3.4543 209 30.510 2.9276 2410 31.100 2.8734 21
实施例34 (NiAPSO-34)
在实施例30中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.45g Ni(NO3)2·6H2O(AR,98%),其余组分和晶化条件不变,产物为NiAPSO-34分子筛,其XRD分析如表15所示,25℃下饱和吸水量为34.6wt%。
表15No. 2θ d() 100×I/I01 9.410 9.3909 1002 12.760 6.9320 113 13.890 6.3707 44 15.930 5.5589 305 16.740 5.2917 86 17.800 4.9789 67 20.480 4.3330 458 21.190 4.1894 109 23.020 3.8603 710 25.020 3.5561 811 25.770 3.4543 1212 27.620 3.2270 913 29.390 3.0365 614 30.960 2.8860 4
实施例35 (ZnAPSO-34)
在实施例30中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.49g Zn(NO3)2·6H2O(AR),其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为ZnAPSO-34分子筛,其XRD分析如表16所示,25℃下饱和吸水量为32.9wt%。
表16No. 2θ d() 100×I/I01 9.450 9.3513 1002 12.780 6.9212 233 14.000 6.3207 104 15.950 5.5520 485 17.910 4.9486 206 20.510 4.3268 967 23.020 3.8603 98 25.130 3.5408 279 25.780 3.4530 2310 30.490 2.9294 3511 31.160 2.8680 2412 34.330 2.6100 9
实施例36 (MgAPSO-34)
在实施例30中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.28g Mg(NO3)2·6H2O(AR),其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为MgAPSO-34分子筛,其XRD分析如表17所示,25℃下饱和吸水量为31.5wt%。
表17No. 2θ d() 100×I/I01 9.430 9.3711 1002 12.760 6.9320 153 13.930 6.3523 74 15.940 5.5555 445 17.890 4.9541 96 20.480 4.3330 707 21.030 4.2209 148 23.040 3.8570 99 25.110 3.5436 1110 25.780 3.4530 1811 30.490 2.9294 2012 30.970 2.8851 18
实施例37 (LaAPSO-34)
在实施例30中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为2.17gLa(NO3)3·6H2O(AR),其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为LaAPSO-34分子筛,其XRD分析如表18所示,25℃下饱和吸水量为31.6wt%。
表18No. 2θ d() 100×I/I01 9.420 9.3810 1002 12.760 6.9320 163 15.930 5.5589 454 16.940 5.2297 125 20.480 4.3330 586 21.270 4.1738 147 25.780 3.4530 208 30.450 2.9332 199 30.990 2.8833 23
实施例38 (FAPSO-34)
在实施例30中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为2.02gFe(NO3)3·9H2O(AR),其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为FAPSO-34分子筛,其XRD分析如表19所示,25℃下饱和吸水量为34.2wt%。
表19No. 2θ d() 100×I/I01 9.440 9.3612 1002 12.790 6.9158 153 13.970 6.3342 64 15.950 5.5520 395 17.910 4.9486 96 20.500 4.3289 607 25.090 3.5463 158 25.820 3.4477 169 30.480 2.9304 1910 31.040 2.8788 19
实施例39 (VAPSO-34)
在实施例30中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为0.59gNH4VO3(AR,99%),其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为VAPSO-34分子筛,其XRD分析如表20所示,25℃下饱和吸水量为33.5wt%。
表20No. 2θ d() 100×I/I01 9.450 9.3513 672 12.790 6.9158 123 15.960 5.5486 334 16.830 5.2636 95 20.510 4.3268 506 21.470 4.1354 1007 23.010 3.8620 178 25.810 3.4490 159 30.520 2.9066 1410 31.020 2.8806 19
实施例40 (CrAPSO-34)
在实施例30中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为2.00g Cr(NO3)3·9H2O(AR),其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为CrAPSO-34分子筛,其XRD分析如表21所示,25℃下饱和吸水量为32.4wt%。
表21No. 2θ d() 100×I/I01 9.440 9.3612 1002 12.790 6.9158 173 13.970 6.3342 74 15.940 5.5555 535 16.830 5.2636 116 17.900 4.9513 137 20.510 4.3268 798 21.040 4.2190 159 23.030 3.8587 1210 25.110 3.5436 1711 25.780 3.4530 2312 30.480 2.9304 2513 31.020 2.8806 24
实施例41 (CuAPSO-34)
在实施例30中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.21gCu(NO3)2·3H2O(AR),其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为CuAPSO-34分子筛,其XRD分析如表22所示,25℃下饱和吸水量为30.1wt%。
表22No. 2θ d() 100×I/I01 9.450 9.3513 1002 12.800 6.9104 163 14.000 6.3207 74 15.970 5.5451 495 17.900 4.9513 106 20.520 4.3247 667 21.140 4.1992 148 23.060 3.8537 129 25.120 3.5422 1510 25.800 3.4503 2011 30.530 2.9257 2112 31.040 2.8788 21
实施例42 (MoAPSO-34)
在实施例30中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为0.89g(NH4)6Mo7O24·4H2O(AR),其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为MoAPSO-34分子筛,其XRD分析如表23所示,25℃下饱和吸水量为36.8wt%。
表23No. 2θ d() 100×I/I01 9.410 9.3909 1002 12.750 6.9374 153 13.910 6.3613 64 15.920 5.5624 475 16.890 5.2451 126 17.870 4.9596 107 20.480 4.3330 638 21.250 4.1777 149 25.090 3.5463 1210 25.760 3.4556 1911 30.430 2.9351 1812 30.990 2.8833 19
实施例43 (CaAPSO-34)
在实施例30中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.19gCa(NO3)2·3H2O(AR),其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为CaAPSO-34分子筛,其XRD分析如表24所示,25℃下饱和吸水量为29.4wt%。
表24No. 2θ d() 100×I/I01 9.460 9.3414 1002 12.820 6.8997 183 14.000 6.3207 84 15.970 5.5451 475 17.930 4.9431 136 20.530 4.3226 757 21.030 4.2209 148 23.070 3.8521 119 25.160 3.5366 1810 25.820 3.4477 2211 30.530 2.9257 2612 31.070 2.8761 21
实施例44 (SrAPSO-34)
在实施例30中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.06g Sr(NO3)2(AR),其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为SrAPSO-34分子筛,其XRD分析如表25所示,25℃下饱和吸水量为32.3wt%。
表25No. 2θ d() 100×I/I01 9.420 9.3810 1002 12.760 6.9320 163 14.000 6.3207 64 15.930 5.5589 455 16.730 5.2949 116 17.910 4.9486 97 20.490 4.3309 598 21.210 4.1855 159 25.110 3.5436 1510 25.780 3.4530 1811 30.440 2.9341 2112 31.000 2.8824 19
实施例45 (BaAPSO-34)
在实施例30中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.31g Ba(NO3)2(AR),其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为BaAPSO-34分子筛,其XRD分析如表26所示,25℃下饱和吸水量为32.2wt%。
表26No. 2θ d() 100×I/I01 9.460 9.3414 1002 12.810 6.9050 163 15.980 5.5417 484 17.920 4.9459 125 20.530 4.3224 696 21.240 4.1797 177 25.180 3.5339 158 25.830 3.4464 219 30.530 2.9257 2010 31.050 2.8779 24
实施例46 (ZrAPSO-34)
在实施例30中,只将[1.07g Zr(NO3)4·5H2O(AR)+10ml H2O]改为[1.61g ZrOCl2·8H2O(AR,99%)+10ml H2O],其余组分和晶化条件不变,产物为ZrAPSO-34分子筛,其XRD分析如表27所示,25℃下饱和吸水量为29.8wt%。
表27No. 2θ d() 100×I/I01 9.400 9.4009 1002 12.740 6.9428 143 15.920 5.5624 414 16.860 5.2543 115 20.460 4.3372 596 21.070 4.2130 147 21.240 4.1797 128 23.010 3.8620 89 25.050 3.5519 1010 25.740 3.4582 1711 29.420 3.0335 712 30.940 2.8878 2013 31.550 2.8334 914 48.910 1.8607 8
实施例47 (ZrAPO-34)
将7.06g拟薄水铝石(含Al2O3 72.2wt%)溶解于21ml脱离子水中,搅拌下加入加入11.53g正磷酸(含H3PO4 85wt%),加水10ml,继续搅拌10分钟,然后加入[2.15g Zr(NO3)4·5H2O(AR)+10ml H2O],继续搅拌20分钟,再加入15.15g三乙胺混合均匀,其凝胶组成为:3NEt3∶Al2O3∶P2O5∶0.1ZrO2∶50H2O。
将上述混合物料移入不锈钢合成釜中密封,在200℃及自生压力下晶化24小时,固体产物用脱离子水洗涤至中性,在100℃空气中干燥后得到ZrAPO-34分子筛,其XRD分析如表28所示,25℃下饱和吸水量为34.3wt%。
表28No. 2θ d() 100×I/I01 9.610 9.1959 1002 15.560 5.6903 153 16.910 5.2389 384 17.840 4.9679 235 20.180 4.3968 166 21.100 4.2071 237 22.070 4.0243 98 22.420 3.9623 99 24.460 3.6362 810 24.850 3.5801 911 25.530 3.4862 1112 26.280 3.3884 1013 26.870 3.3153 814 28.100 3.1729 1815 30.190 2.9579 1416 30.810 2.8997 917 31.300 2.8554 1518 32.510 2.7519 17
实施例48 (ZrAPSO-34)
将7.06g拟薄水铝石(含Al2O3 72.2wt%)溶解于19ml脱离子水中,搅拌下加入4.8g硅溶胶(含SiO2 25wt%),再缓慢加入11.53g正磷酸(含H3PO4 85wt%),加水10ml,继续搅拌10分钟,然后加入[1.07gZr(NO3)4·5H2O(AR)+10ml H2O],继续搅拌20分钟,再加入(7.58g三乙胺+5.40g二乙胺)混合均匀,其凝胶组成配比为:1.5(NEt3+NEt2)∶0.4SiO2∶Al2O3∶P2O5∶0.05ZrO2∶50H2O。
将上述混合物料移入不锈钢合成釜充入0.4Mpa的氮气后密封,在200℃下晶化15小时,固体产物用脱离子水洗涤至中性,在100℃空气中干燥后得到ZrAPSO-34分子筛,其XRD分析如表29所示,25℃下饱和吸水量为27.7wt%。
表29No. 2θ d() 100×I/I01 9.750 9.0642 1002 13.130 6.7374 123 16.290 5.4369 264 20.860 4.2549 425 22.100 4.0189 966 25.500 3.4902 127 26.140 3.4062 148 28.510 3.1282 99 30.450 2.9332 910 30.900 2.8915 1711 31.400 2.8466 2112 36.060 2.4887 913 36.240 2.4767 1014 49.270 1.8479 7
实施例49 ZrAPSO-35
将7.06g拟薄水铝石(含Al2O3 72.2wt%)溶解于19ml脱离子水中,搅拌下加入3.60g硅溶胶(含SiO2 25wt%),再缓慢加入11.53g正磷酸(含H3PO4 85wt%),加水10ml,继续搅拌10分钟,再加入[1.07gZr(NO3)4·5H2O(AR)+20ml H2O],搅拌下加入7.50g六次甲基次胺,再搅拌20分钟直至混合均匀。其凝胶组成为:1.5HN(CH2)6∶0.3SiO2∶Al2O3∶P2O5∶0.05ZrO2∶55.5H2O。
将上述混合物料移入不锈钢合成釜中密封,在200℃及自生压力下晶化24小时,固体产物用脱离子水洗涤至中性,在100℃空气中干燥后得到MeAPSO-35分子筛,其XRD分析如表30所示,25℃下饱和吸水量为35.5wt%。
由化学元素分析可知,其固体产物组成为:3.2wt.%C,0.6wt.%N,6.9wt.%SiO2,39.1wt.%Al2O3,45.4wt.%P2O5,2.4wt.%ZrO2,2.3wt.%H2O。
表30No. 2θ d() 100×I/I01 8.590 10.2855 212 10.930 8.0881 503 13.300 6.6517 454 15.870 5.9290 85 17.270 5.1305 776 17.740 4.9956 107 21.020 4.2229 338 21.880 4.0588 1009 23.180 3.8341 2110 24.970 3.5631 1011 26.830 3.3202 2512 28.540 301250 2413 29.050 3.0713 1214 32.090 2.7869 4815 34.490 2.5983 8
对比例5
在实施例49中,只将7.50g六次甲基次胺改为15.0g(R/Al2O3=3),其余组分和晶化条件不变。产物经XRD分析不能获得纯ZrAPSO-35分子筛,而是混有一未知的大孔结构的杂晶。
对比例6
在实施例49中,只将7.50g六次甲基次胺改为2.5g(R/Al2O3=0.5),其余组分和晶化条件不变。产物经XRD分析不能获得纯ZrAPSO-35分子筛,而是混有大量ZrAPSO-5分子筛的杂晶。
对比例7
在实施例49中,只将3.60g硅溶胶改为2.4g(SiO2/Al2O3=0.2),其余组分和晶化条件不变。产物经XRD分析不能获得纯ZrAPSO-35分子筛,而是混有少量ZrAPSO-5分子筛的杂晶。
对比例8
在实施例49中,只将3.60g硅溶胶改为1.2g(SiO2/Al2O3=0.1),其余组分和晶化条件不变。产物经XRD分析不能获得纯ZrAPSO-35分子筛,而是混有大量ZrAPSO-5分子筛的杂晶。
对比例9
在实施例49中,只将3.609硅溶胶改为0g(SiO2/Al2O3=0),其余组分和晶化条件不变。产物经XRD分析不能获得纯ZrAPSO-35分子筛,而是ZrAPO-16分子筛。
对比例10
在实施例49中,只将3.60g硅溶胶改为8.4g(SiO2/Al2O3=0.7),其余组分和晶化条件不变。产物经XRD分析不能获得纯ZrAPSO-35分子筛,而是混有大量ZrAPSO-5分子筛的杂晶。
实施例50 TAPSO-35
在实施例49中,将1.07g Zr(NO3)4·5H2O(AR)改为0.63g硫酸钛[含Ti(SO4)2 96%],其余组分不变,而将晶化条件改为先充入0.4Mpa的氮气,再在200℃下晶化20小时,产物为TAPSO-35分子筛,其XRD分析如表31所示,25℃下饱和吸水量为37.1wt%。
表31No. 2θ D() 100×I/I01 8.520 10.3698 182 10.840 8.1551 463 13.220 6.6918 374 15.800 5.6044 85 17.170 5.1602 656 20.930 4.2409 467 21.780 4.0773 1008 23.080 3.8504 179 24.870 3.5772 1110 26.730 3.3324 2011 28.450 3.1347 3412 28.950 3.0817 1213 32.000 2.7946 47
实施例51 CoAPSO-35
在实施例49中,将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.25gCo(CH3COO)4·4H2O,其余组分不变,而是先将凝胶在室温条件下老化12小时,然后再在200℃下晶化20小时,产物为CoAPSO-35分子筛,其XRD分析如表32所示,25℃下饱和吸水量为33.2wt%。
表32No. 2θ d() 100×I/I01 8.520 10.3698 162 10.850 8.1476 483 13.240 6.6817 384 15.800 6.0090 105 17.190 5.1542 656 17.670 5.0756 127 20.940 4.2389 338 21.790 4.0754 1009 23.100 3.8472 2110 24.890 3.5744 1311 26.750 3.3299 2112 28.450 3.1347 3813 28.960 2.8646 1114 32.000 2.7946 4515 34.380 2.6064 12
实施例52 MnAPSO-35
在实施例49中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为0.62gMn(CH3COO)4·4H2O,其余组分和晶化条件不变,产物为MnAPSO-35分子筛,其XRD分析如表33所示,25℃下饱和吸水量为31.3wt%。
表33No. 2θ d() 100×I/I01 8.530 10.3577 222 10.860 8.1401 493 13.230 6.6867 374 15.810 5.9982 95 17.190 5.1542 696 17.680 5.0655 107 20.940 4.2389 458 21.790 4.0754 1009 23.090 3.8488 2010 24.900 3.5730 1111 26.760 3.3288 2212 28.340 3.1466 3413 28.980 3.1013 1114 32.010 2.7937 4815 34.410 2.6042 11
实施例53 NiAPSO-35
在实施例49中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.45g Ni(NO3)2·6H2O(AR,98%),其余组分和晶化条件不变,产物为NiAPSO-35分子筛,其XRD分析如表34所示,25℃下饱和吸水量为36.4wt%。
表34No. 2θ d() 100×I/I01 8.550 10.3335 502 10.930 8.0881 483 13.320 6.6418 384 15.890 5.5729 75 17.280 5.1276 656 17.770 4.9873 117 21.040 4.2190 308 21.890 4.0570 1009 23.190 3.8324 2310 24.980 3.5617 911 26.860 3.3165 2312 28.450 3.1347 2913 29.060 3.0703 1314 32.110 2.7852 4815 34.450 2.6381 8
实施例54 ZnAPSO-35
在实施例49中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.49g Zn(NO3)2·6H2O(AR),并用6.59g己二胺代替六次甲基次胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为ZnAPSO-35分子筛,25℃下饱和吸水量为29.9wt%。
实施例55 MgAPSO-35
在实施例49中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.28g Mg(NO3)2·6H2O(AR),并用7.91g三乙胺代替六次甲基次胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为MgAPSO-35分子筛,25℃下饱和吸水量为33.3wt%。
实施例56 LaAPSO-35
在实施例49中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为2.17g La(NO3)3·6H2O(AR),并用6.02g二乙胺代替六次甲基次胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为LaAPSO-35分子筛,25℃下饱和吸水量为35.6wt%。
实施例57 FAPSO-35
在实施例49中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为2.02g Fe(NO3)3·9H2O(AR),并用5.76g正丙胺代替六次甲基次胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为FAPSO-35分子筛,25℃下饱和吸水量为30.8wt%。
实施例58 VAPSO-35
在实施例49中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为0.59g NH4VO3(AR,99%),并用6.31g正丁胺代替六次甲基次胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为VAPSO-35分子筛,25℃下饱和吸水量为32.2wt%。
实施例59 CrAPSO-35
在实施例49中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为2.00g Cr(NO3)3·9H2O(AR),并用6.89g二乙醇胺代替六次甲基次胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为CrAPSO-35分子筛,25℃下饱和吸水量为34.4wt%。
实施例60 CuAPSO-35
在实施例49中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.21g Cu(NO3)2·3H2O(AR),并用5.69g四甲基氢氧代胺代替六次甲基次胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为CuAPSO-35分子筛,25℃下饱和吸水量为33.1wt%。
实施例61 MoAPSO-35
在实施例49中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为0.89g(NH4)6Mo7O24·4H2O(AR),并用2.56g六次甲基次胺和4.67g二乙胺作模板剂,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为MoAPSO-35分子筛,25℃下饱和吸水量为31.8wt%。
实施例62 CaAPSO-35
在实施例49中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.19g Ca(NO3)2·3H2O(AR),并用4.21g三乙胺和2.58g二乙胺作模板剂,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为CaAPSO-35分子筛,25℃下饱和吸水量为29.1wt%。
实施例63 SrAPSO-35
在实施例49中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.06g Sr(NO3)2(AR),并将混合物料移入不锈钢合成釜后,充入0.02MPa的氮气,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为SrAPSO-35分子筛,25℃下饱和吸水量为30.3wt%。
实施例64 BaAPSO-35
在实施例49中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.31g Ba(NO3)2(AR),并将混合物料移入不锈钢合成釜后,充入0.02MPa的氮气,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为BaAPSO-35分子筛,25℃下饱和吸水量为30.8wt%。
实施例65 ZrAPSO-35
将7.06g拟薄水铝石(含Al2O3 72.2wt%)溶解于19ml脱离子水中,搅拌下加入3.60g硅溶胶(含SiO2 25wt%),再缓慢加入11.53g正磷酸(含H3PO4 85wt%),加水10ml,继续搅拌10分钟,然后加入[1.07gZr(NO3)4·5H2O(AR)+10ml H2O],继续搅拌20分钟,再加入(3.75g六次甲基次胺+3.75g环己胺)混合均匀。将上述混合物料移入不锈钢合成釜中密封,在200℃及自生压力下晶化24小时,固体产物用脱离子水洗涤至中性,在100℃空气中干燥后经XRD分析为ZrAPSO-35分子筛,25℃下其饱和吸水量为36.0wt%。
实施例66 ZrAPSO-35
在实施例65中,只将7.06g拟薄水铝石(含Al2O372.2wt%)改为6.80g假勃母石片(含Al2O375.0wt%),其余组分和晶化条件不变,产物经XRD分析为ZrAPSO-35分子筛,25℃下其饱和吸水量为32.2wt%。
实施例67 CoAPSO-44
将6.88g拟薄水铝石(含Al2O3 74.2%)粉末放入100ml不锈钢合成釜中,在搅拌下加入[11.53g磷酸(含H3PO4 85%)+14ml去离子水],待搅拌均匀后,加入硅溶胶(含SiO2 25%)7.2g,继续搅拌10分钟,再加入1.25g醋酸钴[Co(CH3COO)4·4H2O]和12ml去离子水的溶液,继续搅拌10分钟,然后加入环己胺12.5ml,搅拌15分钟直至混合均匀,其凝胶组成为:2.5C6H11NH2∶0.6SiO2∶Al2O3∶P2O5∶0.05CoO2∶39H2O。
将合成釜密封,在200℃烘箱内晶化24小时。取出合成釜,放入冷水中冷却至室温,将固体与母液分离,用去离子水洗涤至中性,在100℃下干燥,经XRD衍射分析产物为CoAPSO-44,25℃下其饱和吸水量为32.2%wt。
由化学元素分析可知,其固体产物组成为:3.1wt.%C,0.6wt.%N,20.8wt.%SiO2,32.7wt.%Al2O3,37.7wt.%P2O5,2.5wt.%CoO2,3.1wt.%H2O。
对比例11
在实施例67中,只将7.2g硅溶胶改为1.8g,其余组分和晶化条件不变,产物为TAPSO-17和TAPSO-44分子筛的混晶。
对比例12
在实施例67中,只将7.2g硅溶胶改为0.96g,其余组分和晶化条件不变,产物为TAPSO-17分子筛。
实施例68 MnAPSO-44
在实施例67中,只将1.25g Co(CH3COO)4·4H2O改为1.24gMn(CH3COO)4·4H2O,其余组分和操作条件不变,所得产物经XRD衍射分析为MnAPSO-44分子筛,25℃下其饱和吸水量为31.5%wt。
实施例69 CrAPSO-44
在实施例67中,只将1.25g Co(CH3COO)4·4H2O改为2.00gCr(NO3)3·4H2O,其余组分和操作条件不变,所得产物经XRD衍射分析为CrAPSO-44分子筛,25℃下其饱和吸水量为30.8%wt。
实施例70 CuAPSO-44
在实施例67中,只将1.25g Co(CH3COO)4·4H2O改为1.21gCu(NO3)3·3H2O,其余组分和操作条件不变,所得产物经XRD衍射分析为CuAPSO-44分子筛,25℃下其饱和吸水量为28.9%wt。
实施例71 VAPSO-44
在实施例67中,只将1.25g Co(CH3COO)4·4H2O改为0.59g NH4VO3,其余组分和操作条件不变,所得产物经XRD衍射分析为VAPSO-44分子筛,25℃下其饱和吸水量为28.5%wt。
实施例72 MoAPSO-44
在实施例67中,只将1.25g Co(CH3COO)4·4H2O改为0.89g(NH4)6Mo7O24·4H2O其余组分和操作条件不变,所得产物经XRD衍射分析为CrAPSO-44分子筛,25℃下其饱和吸水量为28.6%wt。
实施例73 TiAPSO-44
将6.88g拟薄水铝石(含Al2O3 74.2%)粉末放入100ml不锈钢合成釜中,加入[11.53g磷酸(含H3PO4 85%)+14ml去离子水],待搅拌均匀后,加入7.2g硅溶胶(含SiO2 25%),继续搅拌10分钟,在搅拌下加入1.7ml四丁基钛酸酯及去离子水12ml,然后加入环己胺12.5ml,搅拌15分钟直至混合均匀,其凝胶组成为:2.5C6H11NH2∶0.6SiO2∶Al2O3∶P2O5∶0.05TiO2∶39H2O。
将合成釜充入0.2MPa空气后密封,在200℃烘箱内晶化24小时。取出合成釜,放入冷水中冷却至室温,将固体与母液分离,用去离子水洗涤至中性,在100℃下干燥,经XRD衍射分析产物为TiAPSO-44,25℃下其饱和吸水量为33.0%wt。
实施例74 ZrAPSO-44
将7.06g假勃母石(含Al2O3 72.2%)粉末放入100ml不锈钢合成釜中,加入[11.53g磷酸(含H3PO4 85%)+14ml去离子水],待搅拌均匀后,加入7.2g硅溶胶(含SiO2 25%),继续搅拌10分钟,在搅拌下加入(1.07g硝酸锆[Zr(NO3)4·5H2O]和12ml去离子水),然后加入环己胺12.5ml,搅拌15分钟直至混合均匀,其凝胶组成为:2.5C6H11NH2∶0.6SiO2∶Al2O3∶P2O5∶0.05ZrO2∶39H2O。
将合成釜充入0.1Mpa氮气后密封,在200℃烘箱内晶化24小时。取出合成釜,放入冷水中冷却至室温,将固体与母液分离,用去离子水洗涤至中性,在100℃下干燥,经XRD衍射分析产物为ZrAPSO-44,25℃下其饱和吸水量为34.1%wt。
实施例75 NiAPSO-44
在实施例74中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.45g Ni(NO3)2·6H2O(AR,98%),并用11.8ml三乙胺代替环己胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD衍射分析产物为NiAPSO-44分子筛,25℃下其饱和吸水量为32.5%wt。
实施例76 ZnAPSO-44
在实施例67中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.49g Zn(NO3)2·6H2O(AR),并用11.2ml二乙胺代替环己胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD衍射分析产物为ZnAPSO-44分子筛,25℃下其饱和吸水量为29.8%wt。
实施例77 MgAPSO-44
在实施例74中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为1.28g Mg(NO3)2·6H2O(AR),并用10.4ml正丙胺代替环己胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD衍射分析产物为MgAPSO-44分子筛,25℃下其饱和吸水量为33.0%wt。
实施例78 CaAPSO-44
在实施例74中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为0.59g Ca(NO3)2·4H2O(AR),并用10.5ml异丙胺代替环己胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD衍射分析产物为CaAPSO-44分子筛,25℃下其饱和吸水量为32.2%wt。
实施例79 SrAPSO-44
在实施例74中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为0.53g Sr(NO3)2(AR),并用13.1ml三丙胺代替环己胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD衍射分析产物为SrAPSO-44分子筛,25℃下其饱和吸水量为30.5%wt。
实施例80 BaAPSO-44
在实施例74中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为0.65g Ba(NO3)2(AR),并用11.2ml正丁胺代替环己胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD衍射分析产物为BaAPSO-44分子筛,25℃下其饱和吸水量为31.8%wt。
实施例81 LaAPSO-44
在实施例74中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为2.17g La(NO3)3·6H2O(AR),并用9.8ml乙醇胺代替环己胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD衍射分析产物为LaAPSO-44分子筛,25℃下其饱和吸水量为31.3%wt。
实施例82 FeAPSO-44
在实施例74中将1.07g Zr(NO3)4·5H2O改为2.02g Fe(NO3)9·9H2O(AR),并用13.1ml四丁基氢氧化胺代替环己胺,其余组分和晶化条件不变,产物经XRD衍射分析产物为FAPSO-44分子筛,25℃下其饱和吸水量为28.8%wt。
实施例83 SAPO-56
将12.75g活性氧化铝(含Al2O3 73.0wt%)溶解于75ml脱离子水中,搅拌下顺序加入10.40g硅溶胶(含SiO240wt%)和26.28g正磷酸(含H3PO4 85wt%)。最后加入40g N’,N’,N,N-四甲基-1,6-己二胺,搅拌混合均匀后,将此混合物料移入不锈钢合成釜中密封。在200℃及自生压力下晶化24小时,固体产物用脱离子水洗涤至中性,在100℃空气中干燥、550℃空气中焙烧5小时即得到SAPO-56分子筛,其XRD分析如表35所示。
表35No. 2θ d() 100×I/I01 7.380 11.9689 182 8.610 10.2616 583 11.530 7.6686 564 12.840 6.8890 355 15.490 5.7158 366 17.310 5.1188 447 17.720 5.0012 658 20.180 4.3968 789 21.610 4.1089 10010 21.960 4.0442 2411 23.440 3.7921 3612 25.870 3.4412 3613 27.780 3.2088 6714 29.900 2.9859 2415 30.320 2.9455 3816 31.310 2.8546 3317 33.430 2.6782 2718 34.470 2.5998 19
实施例84 TiAPSO-56
将12.10g活性氧化铝(含Al2O3 73.0wt%)溶解于70ml脱离子水中,搅拌下顺序加入10.40g硅溶胶(含SiO240wt%)和26.28g正磷酸(含H3PO4 85wt%),制得溶液A。将2.85g硫酸钛(96%)与5ml脱离子水混合均匀,得溶液B。强烈搅拌下将溶液B加入到A中,搅拌不少于30分钟。最后加入40g N’,N’,N,N-四甲基-1,6-己二胺,搅拌混合均匀后,将此混合物料移入不锈钢合成釜中密封。在200℃及自生压力下晶化24小时,固体产物用脱离子水洗涤至中性,在100℃空气中干燥、550℃空气中焙烧5小时即得到TiAPSO-56分子筛,其XRD分析如表36所示。将表36、35相对比,可看到表2中各衍射峰的相对强度发生变化,说明钛原子进入分子筛骨架使孔径、晶面间距等发生变化。
表36No. 2θ d() 100×I/I01 7.340 12.0341 202 8.559 10.3215 643 11.480 7.7018 614 12.790 6.9158 355 15.440 5.7342 356 17.260 5.1335 427 17.680 5.0125 478 19.650 4.5141 189 20.140 4.4054 7910 21.570 4.1165 10011 23.410 3.7969 3212 25.840 3.4451 3613 27.760 3.2110 6014 30.280 2.9493 3615 31.270 2.8581 3016 33.410 2.6798 2617 34.440 2.6020 15
对比例13
将实施例84中的N,N,N’,N’-四甲基-1,6-己二胺用量变为10g。此时,反应混合物料中模板剂与Al2O3的比为0.62。其余各组分用量、加入顺序和晶化条件不变,产物为TiAPSO-11分子筛,其XRD分析如表37所示。
表37No. 2θ d() 100×I/I01 8.070 10.9470 202 9.450 9.3513 563 13.200 6.7019 244 15.700 5.6399 475 20.510 4.3268 776 21.050 4.2170 937 22.760 3.9039 918 23.240 3.8243 1009 24.780 3.5900 2910 26.700 3.3360 3011 28.740 3.1037 3312 33.020 2.7105 25
实施例85 FeAPSO-56
将15.90g活性氧化铝(含Al2O3 73.0wt%)溶解于70ml脱离子水中,搅拌下顺序加入12.80g硅溶胶(含SiO240wt%)和19.50g正磷酸(含H3PO4 85wt%),制得溶液A。同时将3.27g硫酸铁(96%)与5ml脱离子水混合均匀,得溶液B。强烈搅拌下将溶液B加入到A中,搅拌不少于30分钟。最后加入40gN’,N’,N,N-四甲基-1,6-己二胺,搅拌混合均匀后,将此混合物料移入不锈钢合成釜中密封。在200℃及自生压力下晶化24小时,固体产物用脱离子水洗涤至中性,在100℃空气中干燥、550℃空气中焙烧5小时即得到FeAPSO-56分子筛,其XRD分析如表38所示。
表38No. 2θ d() 100×I/I01 7.360 12.0041 142 8.559 10.3215 493 11.480 7.7018 604 12.810 6.9050 285 15.450 5.7306 286 17.270 5.1305 407 17.700 5.0068 1008 19.660 4.5119 159 20.150 4.4032 6510 21.580 4.1146 7611 23.420 3.7953 4512 25.840 3.4451 3513 27.770 3.2099 9814 29.870 2.9888 2115 30.280 2.9493 3116 31.280 2.8572 2617 33.420 2.6790 2718 34.460 2.6005 17
实施例86(ZrAPSO-56)
将实施例84中的溶液B变为3.71g氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O 99%)与5ml脱离子水混合,模板剂采用36g三丙胺代替N’,N’,N,N-四甲基-1,6-己二胺,其余各组分用量、加入顺序和晶化条件不变,产物为ZrAPSO-56分子筛,其XRD分析如表39所示。
表39No. 2θ d() 100×I/I01 7.360 11.9851 212 8.580 10.2855 613 11.510 7.6855 634 12.820 6.8997 405 15.480 5.7269 356 17.280 5.1246 467 17.700 5.0125 678 20.180 4.3968 779 21.610 4.1089 10010 23.430 3.7937 3911 25.890 3.4386 4412 27.750 3.2122 7813 30.330 2.9445 3714 31.340 2.8519 3615 33.420 2.6790 2916 34.500 2.5976 2217 50.650 1.8008 18
实施例87 MnAPSO-56
将实施例84中的溶液B变为2.82g醋酸锰(MnAc2·4H2O 99%)与5ml脱离子水混合,模板剂采用10gN,N,N,N-四甲基-1,6-己胺和25g正丙胺的混合和,其余各组分用量、加入顺序和晶化条件不变,产物为MnAPSO-56分子筛,其XRD分析如表40所示。
表40No. 2θ d() 100×I/I01 7.380 11.9689 192 8.600 10.2735 563 11.520 7.6752 584 12.830 6.8943 385 14.810 5.9767 126 15.490 5.7158 377 17.290 5.1246 448 17.710 5.0040 689 19.660 4.5119 1910 20.170 4.3989 8111 21.600 4.1108 10012 21.940 4.0479 2213 23.450 3.7905 3714 25.860 3.4425 3715 27.790 3.2076 7116 29.900 2.9859 2517 30.280 2.9493 3918 31.300 2.8554 3319 33.440 2.6774 2920 34.470 2.5998 20
实施例88 CoAPSO-56
将实施例84中的溶液B变为2.05g醋酸钴(CoAc2·4H2O 99.5%)与5ml脱离子水混合。其余各组分用量、加入顺序和晶化条件不变,产物为CoAPSO-56分子筛。
实施例89 NiAPSO-56
将实施例84中的溶液B变为2.45g硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O98%)与5ml脱离子水混合。其余各组分用量、加入顺序和晶化条件不变,产物为NiAPSO-56分子筛。
对比例14
将实施例89中的2.45g硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O98%)变为19.6g与15ml脱离子水混合。此时,金属与Al2O3的摩尔数之比为0.75。其余各组分用量、加入顺序和晶化条件不变,产物为未知的晶体,其XRD分析如表41所示。
表41No. 2θ d() 100×I/I01 13.840 6.3934 432 19.670 4.5096 433 22.000 4.0370 64 24.160 3.6807 1005 27.990 3.1856 156 31.390 2.8475 147 34.450 2.6012 188 40.020 2.2511 79 42.580 2.1215 810 47.360 1.9175 611 51.740 1.7654 1112 55.980 1.6413 4
实施例90 CuAPSO-56
将实施例84中的溶液B变为3.05g硫酸铜(Cu(SO4)2·6H2O 98%)与5ml脱离子水混合。其余各组分用量、加入顺序和晶化条件不变,产物为CuAPSO-56分子筛。
实施例91
将实施例84中所得的样品于550℃下通入空气中焙烧4小时。称取2g焙烧后的样品,加入到100毫升1M的氯化铜溶液中。在50℃下交换12小时,反复交换4次,所得到的样品经过滤、脱离子水洗涤并于100℃下干燥,即得铜离子交换后的样品Cu-TiAPSO-56。
实施例92
将实施例84中所得到的样品取出一部分放到小坩埚中,于550℃下通入空气焙烧4小时。准确称量样品的质量后置于装有饱和食盐水的干燥器中。室温下放置12小时。通过称取样品前后质量的变化,得到样品的吸水数值。实验表明TiAPSO-56分子筛具有吸附性,其室温下对水的吸附值为29.6%。
实施例93 催化反应
将实施例1~16中的MeAPSO-17分子筛原粉在550℃空气中焙烧5小时得到MeAPSO-17分子筛催化剂,在450℃,甲醇重量空速为2h-1时,其MTO反应结果为,甲醇转化率100%,C2 =~C3 =选择性如表42所示。
表42样品 C2 =~C3 =(wt%)TiAPSO-17 56.84VAPSO-17 56.28CrAPSO-17 53.44ZrrAPSO-17 53.32MgAPSO-17 52.55CaAPSO-17 52.10SrAPSO-17 48.55BaAPSO-17 48.47FeAPSO-17 46.78CoAPSO-17 48.65NiAPSO-17 55.62CuAPSO-17 47.87ZnAPSO-17 57.84MnAPSO-17 49.81MoAPSO-17 46.24LaAPSO-17 51.22
实施例94
将实施例21中所得到的样品于550℃下通入空气焙烧4小时。然后压片、破碎至20~40目。称取1.28g样品装入固定床反应器,进行甲醇转化制低碳烯烃(MTO)反应评价。甲醇由氮气携带,其重量空速WHSV为2.0h-1,反应温度为450℃,反应产物由在线气相色谱进行分析。结果表明甲醇的转化率为100%,对C2 =和C3 =的选择性达到85%以上,其对C2 =和C3 =的初始选择性为75%以上。说明ZrAPSO-18分子筛对于MTO反应具有很高的活性。
实施例95 (催化反应)
将实施例30~35中的MeAPSO-34分子筛原粉在550℃空气中焙烧5小时得到MeAPSO-34分子筛催化剂,在450℃,甲醇重量空速为2h-1时,其MTO反应结果为,甲醇转化率100%,C2 =~C3 =选择性如表43所示。
表43样品 C2 =~C3 =(wt%)ZrAPSO-34 89.41TAPSO-34 86.67CoAPSO-34 92.93MnAPSO-34 88.27NiAPSO-34 87.15ZnAPSO-34 91.62MgAPSO-34 91.57LaAPSO-34 88.97FAPSO-34 88.41VAPSO-34 84.96CrAPSO-34 88.06CuAPSO-34 88.45MoAPSO-34 90.07CaAPSO-34 89.90SrAPSO-34 89.92BaAPSO-34 89.40
实施例96 催化反应
将实施例49~64中的MeAPSO-35分子筛原粉在550℃空气中焙烧5小时得到MeAPSO-35分子筛催化剂,在450℃,甲醇重量空速为2h-1时,其MTO反应结果为,甲醇转化率100%,C2 =~C3 =选择性如表44所示。
表44样品 C2 =~C3 =(wt%)ZrAPSO-35 68.44TAPSO-35 66.35CoAPSO-35 64.78MnAPSO-35 64.57NiAPSO-35 62.22ZnAPSO-35 65.88MgAPSO-35 64.35LaAPSO-35 64.21FAPSO-35 63.27VAPSO-35 63.11CrAPSO-35 62.25CuAPSO-35 61.92MoAPSO-35 59.14CaAPSO-35 58.66SrAPSO-35 55.37BaAPSO-35 52.83
实施例97 (催化反应)
将实施例67~82中的MeAPSO-44分子筛原粉在550℃空气中焙烧5小时得到MeAPSO-44分子筛催化剂,在450℃,甲醇重量空速为2h-1时,其MTO反应结果为,甲醇转化率100%,C2 =~C3 =选择性如表45所示。
表45样品 C2 =~C3 =(wt%)CoAPSO-44 76.21MnAPSO-44 74.42CrAPSO-44 74.22CuAPSO-44 73.54VAPSO-44 73.38MoAPSO-44 72.81TiAPSO-44 72.70ZrAPSO-44 72.08NiAPSO-44 70.36ZnAPSO-44 69.85MgAPSO-44 67.18CaAPSO-44 66.75SrAPSO-44 63.05BaAPSO-44 61.57LaAPSO-44 58.62FeAPSO-44 57.70
实施例98
将实施例84中所得到的样品于550℃下通入空气焙烧4小时。然后压片、破碎至20~40目。称取1.28g样品装入固定床反应器,进行甲醇转化制低碳烯烃(MTO)反应评价。甲醇由氮气携带,其重量空速WHSV为2.0h-1,反应温度为450℃,反应产物由在线气相色谱进行分析。结果表明甲醇的转化率为100%,对C2 =和C3 =的选择性达到70%以上,其对C2 =和C3 =的初始选择性为60%以上。说明TiAPSO-56分子筛对于MTO反应具有很高的活性。
由上述实施例和对比例的结果可以看到,本发明采用上述模板剂并控制模板剂的配合量,利用不同金属盐可以合成MeAPSO型分子筛。该合成过程简便,反应条件易控制,适于工业化采用。另外,本发明所合成MeAPSO型分子筛经焙烧后可以作为离子交换剂和吸附剂,并可用作为烃类转化反应的催化剂,如裂化、聚合、重整、烷基化、脱烷基化、氧化、烷基转移、异构化、加氢环化、脱氢和氢化反应等,特别是用于甲醇转化制低碳烯烃反应,具有很高的催化活性和对产物的选择性,为该反应过程的工业化创造了条件。
Claims (18)
1.一种微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO,其特征在于无水化学组成可表示为:mR·nMe·(Six Aly Pz)O2,其中R为存在于分子筛微孔中的模板剂,m代表每摩尔(SixAlyPz)O2对应模板剂的摩尔数,m=0.001~8.00;Me为进入分子筛骨架的金属原子,n为每摩尔(SixAlyPz)O2对应Me的摩尔数,n=0.001~0.60。x、y、z分别表示Si、Al、P的摩尔分数,其范围分别是x=0.001~0.98,y=0.01~0.60,z=0.01~0.60,且x+y+z=1。
2.根据权利要求1所述的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO,其特征在于,金属原子至少有部分以MeO2 q四面体形成分子筛骨架存在于分子筛中;金属原子Me为钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、钼、镁、钙、锶、钡和镧等金属中一种或任意几种。
3.一种微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO的合成方法,其特征在于过程如下:
(1)按比例将硅源物质、铝源物质、磷源物质、金属化合物、模板剂和水在搅拌下混合均匀,得初始凝胶混合物;
(2)将初始凝胶混合物料移入不锈钢合成釜中密封,在100~250℃晶化不少于0.1小时;
(3)将固体结晶产物与母液分离,用脱离子水洗涤至中性、在80-130℃空气中干燥后得到MeAPSO型分子筛原粉;
(4)将分子筛原粉在300-700℃空气中焙烧不少于3小时,即可得金属磷酸硅铝型分子筛吸附剂或催化剂。
4.根据权利要求3所述的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO的合成方法,其特征在于,所使用的硅源为硅溶胶、水玻璃、活性二氧化硅或正硅酸酯中的一种或任意几种的混合物。
5.根据权利要求3所述的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO的合成方法,其特征在于,铝源为铝盐、铝酸盐、活性氧化铝、烷氧基铝、假勃母石或拟薄水铝石中的一种或任意几种的混合物。
6.根据权利要求3所述的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO的合成方法,其特征在于,磷源为正磷酸、磷酸盐、有机磷化物或磷氧化物中的一种或任意几种的混合物。
7.根据权利要求3所述的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO,的合成方法其特征在于,金属化合物为钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、钼、镁、钙、锶、钡和镧等金属的氧化物、氧氯化物或无机、有机金属酸盐中的一种或任意几种的混合物。
8.根据权利要求3所述的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO的合成方法,其特征在于,模板剂为环己胺、三乙胺、二乙胺、正丙胺、异丙胺、二正丙胺、二异丙胺、三丙胺、正丁胺、异丁胺、六甲基次胺、己二胺、N,N-二异丙基乙胺、N,N-二异丙基丙胺、N’,N’,N,N-四甲基-1,6-己二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、四甲基氢氧化胺、四乙基氢氧化胺、四丙基氢氧化胺或四丁基氢氧化胺以及醇类中的一种或任意几种的混合物。
9.根据权利要求3所述的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO的合成方法,其特征在于,在上述制备过程中,各原料之间配比(按氧化物分子比)为:
MeOx/Al2O3=0.01~1.0;
SiO2/Al2O3=0.001~10;
P2O5/Al2O3=0.5~15;
H2O/Al2O3=10~100;
R/Al2O3=0.1~10;R为一种或几种模板剂的混合物。
10.根据权利要求3所述的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO的合成方法,其特征在于,晶化压力为其自生压力或充入0.01~1MPa的氮气、空气或惰性气体等。
11.根据权利要求3-10中任意一项所述的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO的合成方法,其特征在于,使用模板剂为环己胺、三己胺或二乙胺的一种或几种的混合物;
并且,所使用的各原料之间配比(按氧化物分子比)为:
MeOx/Al2O3=0.01~1.0;
SiO2/Al2O3=0.001~0.1;
P2O5/Al2O3=0.5~15;
H2O/Al2O3=10~100;
R/Al2O3=1~10;R为一种或几种模板剂的混合物;
则可以合成MeAPSO-17分子筛,其无水基化学组成可表示为:mR·nMe·(SixAlyPz)O2,其中R为存在于分子筛微孔中的一种或几种模板剂,m为每摩尔(SixAlyPz)O2中R的摩尔数,且m=0.03~2.00;x、y、z分别为Si、Al、P原子的摩尔分数,且满足x+y+z=1,同时,x=0.001~0.10,y=0.01~0.60,z=0.01~0.60,Me为存在于分子筛中的金属杂原子,n为每摩尔(SixAlyPz)O2中Me的摩尔数,n=0.01~0.60。
12.根据权利要求3-10中任意一项所述的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO的合成方法,其特征在于,使用的模板剂为N,N-二异丙基乙胺、N,N-二异丙基丙胺、四乙基氢氧化胺中一种或几种;
并且,所用的各原料配比(按氧化物分子比)为:
Me/Al2O3=0.01~1.0;
SiO2/Al2O3=0.001~10;
P2O5/Al2O3=0.5~10;
H2O/Al2O3=10~100;
R/Al2O3=0.1~10;R为一种模板剂;
则可以合成杂原子磷酸硅铝分子筛MeAPSO-18,其无水化学组成可表示为:mR·nMe·(SixAlyPz)O2,其中R为存在于分子筛微孔中的一种模板剂,m为每摩尔(SixAlyPz)O2中R的摩尔数,且m=0.001~0.3;x、y、z分别为Si、Al、P的摩尔分数,其范围是x=0.001~0.98,y=0.01~0.60,z=0.01~0.60,且满足x+y+z=1,Me为金属原子,n为每摩尔(SixAlyPz)O2中Me的摩尔数,n=0.01~0.25。
13.根据权利要求3-10中任意一项所述的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO的合成方法,其特征在于,使用三乙胺、二乙胺、正丙胺、异丙胺和三丙胺中一种或几种混合物作模板剂;
并且,所使用的各原料配比(按氧化物分子比)为:
MeOx/Al2O3=0.01~1.0;
SiO2/Al2O3=0.001~10;
P2O5/Al2O3=0.5~15;
H2O/Al2O3=10~100;
R/Al2O3=1~10;R为一种或几种模板剂的混合物;
则可以合成MeAPSO-34分子筛,其无水化学组成可表示为:mR·nMe·(SixAlyPz)O2,其中R为存在于分子筛微孔中的模板剂,m为每摩尔(SixAlyPz)O2中R的摩尔数,且m=0.03~8.00;x、y、z分别为Si、Al、P原子的摩尔分数,且满足x+y+z=1,同时,x=0.001~0.98,y=0.01~0.60,z=0.01~0.60;Me为金属杂原子,n为每摩尔(SixAlyPz)O2中Me的摩尔数,n=0.01~0.60。
14.根据权利要求3-10中任意一项所述的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO的合成方法,其特征在于,使用六次甲基次胺、己二胺、三乙胺、二乙胺、正丙胺、正丁胺、异丁胺、二乙醇胺、四甲基氢氧化胺,环己胺作模板剂;
并且,所使用的各原料配比(按氧化物分子比)为:
MeOx/Al2O3=0.01~1.0;
SiO2/Al2O3=0.3~0.6;
P2O5/Al2O3=0.5~15;
H2O/Al2O3=10~100;
R/Al2O3=1~2;R为一种或几种模板剂的混合物;
则可以合成MeAPSO-35分子筛,其无水基化学组成可表示为:mR·nMe(SixAlyPz)O2,其中R为存在于分子筛微孔中的一种模板剂,m为每摩尔(SixAlyPz)O2中R的摩尔数,且m=0.03~8.00;x、y、z分别为Si、Al、P原子的摩尔分数,且满足x+y+z=1,同时,x=0.30~0.60,y=0.01~0.60,z=0.01~0.60;Me为存在于分子筛中的金属杂原子,n为每摩尔(SixAlyPz)O2中Me的摩尔数,n=0.01~0.60。
15.根据权利要求3-10中任意一项所述的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO,其特征在于,使用环己胺、三乙胺或二乙胺作模板剂;
并且,所使用的各原料配比(按氧化物分子比)为:
MeOx/Al2O3=0.01~1.0;
SiO2/Al2O3=0.2~10;
P2O5/Al2O3=0.5~15;
H2O/Al2O3=10~100;
R/Al2O3=1~10;R为一种或几种模板剂的混合物;
则可以合成MeAPSO-44分子筛,其无水基化学组成可表示为:mR·nMe(SixAlyPz)O2,其中R为存在于分子筛微孔中的一种模板剂,m为每摩尔(SixAlyPz)O2中R的摩尔数,且m=0.03~3.00;x、y、z分别为Si、Al、P原子的摩尔分数,且满足x+y+z=1,同时,x=0.2~0.60,y=0.01~0.60,z=0.01~0.60;Me为存在于分子筛中的金属杂原子,n为每摩尔(SixAlyPz)O2中Me的摩尔数,n=0.01~0.60。
16.根据权利要求3-10中任意一项所述的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO的合成方法,其特征在于,使用的模板剂为N’,N’,N,N-四甲基-1,6-己二胺;并且,所用的各原料配比(按氧化物分子比)为:
Me/Al2O3=0.01~1.0
SiO2/Al2O3=0.1~10;
P2O5/Al2O3=0.5~15;
H2O/Al2O3=10~100;
R/Al2O3=0.7~6;R为一种或几种模板剂的混合物;
则可以合成MeAPSO-56分子筛,其无水状态化学组成表示为mR·nMe·(SixAlyPz)O2;其中R为存在于分子筛微孔中的模板剂,m代表每摩尔(SixAlyPz)O2中模板剂的摩尔数,m=0.05~0.3;Me为进入分子筛骨架的金属原子,n为每摩尔(SixAlyPz)O2中Me的摩尔数,n=0.001~0.20。x、y、z分别表示Si、Al、P的摩尔分数,其范围分别是x=0.01~0.98,y=0.01~0.60,z=0.01~0.52,且x+y+z=1。
17.一种根据权利要求3-10中所述的合成方法所合成的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO,用作离子交换剂或吸附剂。
18.一种根据权利要求3-10中所述的合成方法所合成的微孔金属磷酸硅铝型分子筛MeAPSO,用作多种烃类转化反应的催化剂。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |