CN102153106B - 低共熔体中杂原子磷铝分子筛的快速制备方法 - Google Patents
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Abstract
低共熔体中杂原子磷铝分子筛的快速制备方法，其步骤为：(1)将低共熔体、铝源和铁源混合均匀，而后加入磷酸和吡啶，制成的混合物为aFe2O3:Al2O3:bP2O5:cC5H5N:d低共熔体，其中按摩尔比计，a＝2.0～3.0，b＝2.5～3.0，c＝3.5～4.0，d＝55.0～60.0，在50～80℃下加热，使混合物混合均匀；(2)将上述混合物在微波辐射下加热至150～200℃，常压或自生压力下晶化20～60分钟；(3)然后冷却至室温，真空抽滤，用水和丙酮反复洗涤过滤物，于80～100℃下干燥，得到杂原子磷铝分子筛-FeAlPO-16的粉末状产品。
Description
技术领域
本发明涉及在低共熔体中杂原子分子筛材料的合成方法。
背景技术
磷铝分子筛的合成是分子筛发展史上重要的里程碑-在这个全新的微孔化合物或分子筛家族中，不仅包括具有大孔、中孔和小孔的AlPO4-n分子筛，而且可以将多种元素如主族金属、过渡金属以及非金属元素引入微孔骨架，作为分子筛的骨架组成元素，形成杂原子磷铝分子筛。特别地，由于过渡金属(如Fe、Mn和Co等)具有氧化-还原与配位性能，将具有氧化活性的过渡金属通过同晶取代的方式引入分子筛骨架，可得到彼此分离、高度分散的活性中心，而分子筛特殊的孔道结构又为活性中心提供了适宜的空间，使杂原子分子筛同时具备了氧化还原活性中心以及形状选择性，从而使高选择性地合成目的产物成为可能。因此合成与研究以过渡金属作为骨架组分的AlPO4-n具有重要意义。目前杂原子磷铝分子筛合成的主要方法有：水热合成法和溶剂热合成法。这些方法的共同特点是：在高温下，由于挥发性的溶剂介质将产生一定自生压力，合成反应一般在特定类型的密闭容器或高压釜中进行；分子筛的晶化过程较长，通常需要3～5天，且一般需要有机模板剂的存在才能完成，使用昂贵且有毒的有机模板剂以及对环境产生污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种杂原子磷铝分子筛FeAlPO-16的快速合成方式，以克服常规杂原子磷铝分子筛水热合成中水热高压过程、分子筛晶化时间长、使用昂贵且有毒的有机模板剂以及对环境产生污染等的缺点。
本发明是低共熔体中杂原子磷铝分子筛的快速制备方法，其步骤为：
(1)将丁二酸和氯化胆碱的混合物所构成的低共熔体、铝源(拟薄水铝石，或者碱式乙酸铝，或者异丙醇铝)和柠檬酸铁铵混合均匀，而后加入磷酸和吡啶，制成的混合物为aFe2O3∶Al2O3∶bP2O5∶cC5H5N∶d低共熔体，其中按摩尔比计，a＝2.0～3.0，b＝2.5～3.0，c＝3.5～4.0，d＝55.0～60.0，在50～80℃下加热，使混合物混合均匀；
(2)将上述混合物在微波辐射下加热至150～200℃，常压或自生压力下晶化20～60分钟；
(3)然后冷却至室温，真空抽滤，用水和丙酮反复洗涤过滤物，于80～100℃下干燥，得到杂原子磷铝分子筛-FeAlPO-16的粉末状产品。
本发明的特点是杂原子分子筛的合成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的晶化过程能够在常压和敞口容器中进行，分子筛的晶化速率快，合成过程不使用昂贵的有机模板剂和离子液体，环境友好。
附图说明
图1为本发明所制备的FeAlPO-16分子筛X射线衍射(XRD)谱图，图2为本发明所制备的FeAlPO-16分子筛扫描电镜(SEM)照片。
具体实施方式
本发明是低共熔体中杂原子磷铝分子筛的快速制备方法，其步骤为：
(1)将丁二酸和氯化胆碱的混合物所构成的低共熔体、铝源(拟薄水铝石，或者碱式乙酸铝，或者异丙醇铝)和柠檬酸铁铵混合均匀，而后加入磷酸和吡啶，制成的混合物为aFe2O3∶Al2O3∶bP2O5∶cC5H5N∶d低共熔体，其中按摩尔比计，a＝2.0～3.0，b＝2.5～3.0，c＝3.5～4.0，d＝55.0～60.0，在50～80℃下加热，使混合物混合均匀；
(2)将上述混合物在微波辐射下加热至150～200℃，常压或自生压力下晶化20～60分钟；
(3)然后冷却至室温，真空抽滤，用水和丙酮反复洗涤过滤物，于80～100℃下干燥，得到杂原子磷铝分子筛-FeAlPO-16的粉末状产品。
下面用更为具体的实施例进一步展开本发明：
实施例1：
将丁二酸、氯化胆碱、异丙醇铝和柠檬酸铁铵混合均匀后，转入三口烧瓶，然后加入磷酸和吡啶，制成的混合物为aFe2O3∶Al2O3∶bP2O5∶cC5H5N∶d低共熔体，其中按摩尔比计，a＝2.5，b＝2.8，c＝3.7，d＝58.0，将混合物升温到50℃，混合均匀；上述混合物在微波辐射下加热至150℃，常压或自生压力下晶化60分钟；上述反应混合物冷却到室温，真空抽滤，用水和丙酮对过滤物反复洗涤，于80℃下干燥，得到杂原子磷铝分子筛的粉末状产品，经XRD检测，该粉末产品为FeAlPO-16分子筛。
实施例2：
将丁二酸、氯化胆碱、异丙醇铝和柠檬酸铁铵混合均匀后，转入三口烧瓶，然后加入磷酸和吡啶，制成的混合物为aFe2O3∶Al2O3∶bP2O5∶cC5H5N∶d低共熔体，其中按摩尔比计，a＝2.5，b＝2.9，c＝3.6，d＝58.0，将混合物升温到50℃，混合均匀；上述混合物在微波辐射下加热至180℃，常压或自生压力下晶化60分钟；上述反应混合物冷却到室温，真空抽滤，用水和丙酮对过滤物反复洗涤，于80℃下干燥，得到杂原子磷铝分子筛的粉末状产品，经XRD检测，该粉末产品为FeAlPO-16分子筛。
实施例3：
将丁二酸、氯化胆碱、异丙醇铝和柠檬酸铁铵混合均匀后，转入三口烧瓶，然后加入磷酸和吡啶，制成的混合物为aFe2O3∶Al2O3∶bP2O5∶cC5H5N∶d低共熔体，其中按摩尔比计，a＝2.5，b＝3.0，c＝3.5，d＝58.0，将混合物升温到50℃，混合均匀；上述混合物在微波辐射下加热至200℃，常压或自生压力下晶化60分钟；上述反应混合物冷却到室温，真空抽滤，用水和丙酮对过滤物反复洗涤，于80℃下干燥，得到杂原子磷铝分子筛的粉末状产品，经XRD检测，该粉末产品为FeAlPO-16分子筛。
实施例4：
将丁二酸、氯化胆碱、异丙醇铝和柠檬酸铁铵混合均匀后，转入三口烧瓶，然后加入磷酸和吡啶，制成的混合物为aFe2O3∶Al2O3∶bP2O5∶cC5H5N∶d低共熔体，其中按摩尔比计，a＝2.5，b＝2.8，c＝3.6，d＝58.0，将混合物升温到50℃，混合均匀；上述混合物在微波辐射下加热至180℃，常压或自生压力下晶化20分钟；上述反应混合物冷却到室温，真空抽滤，用水和丙酮对过滤物反复洗涤，于80℃下干燥，得到杂原子磷铝分子筛的粉末状产品，经XRD检测，该粉末产品为FeAlPO-16分子筛。
实施例5：将丁二酸、氯化胆碱、异丙醇铝和柠檬酸铁铵混合均匀后，转入三口烧瓶，然后加入磷酸和吡啶，制成的混合物为aFe2O3∶Al2O3∶bP2O5∶cC5H5N∶d低共熔体，其中按摩尔比计，a＝2.5，b＝2.7，c＝3.7，d＝58.0，将混合物升温到80℃，混合均匀；上述混合物在微波辐射下加热至180℃，常压或自生压力下晶化30分钟；上述反应混合物冷却到室温，真空抽滤，用水和丙酮对过滤物反复洗涤，于80℃下干燥，得到杂原子磷铝分子筛的粉末状产品，经XRD检测，该粉末产品为FeAlPO-16分子筛。
实施例6：将丁二酸、氯化胆碱、拟薄水铝石和柠檬酸铁铵混合均匀后，转入三口烧瓶，然后加入磷酸和吡啶，制成的混合物为aFe2O3∶Al2O3∶bP2O5∶cC5H5N∶d低共熔体，其中按摩尔比计，a＝2.5，b＝2.7，c＝3.9，d＝58.0，将混合物升温到80℃，混合均匀；上述混合物在微波辐射下加热至180℃，常压或自生压力下晶化60分钟；上述反应混合物冷却到室温，真空抽滤，用水和丙酮对过滤物反复洗涤，于100℃下干燥，得到杂原子磷铝分子筛的粉末状产品，经XRD检测，该粉末产品为FeAlPO-16分子筛。
实施例7：将丁二酸、氯化胆碱、碱式乙酸铝和柠檬酸铁铵混合均匀后，转入三口烧瓶，然后加入磷酸和吡啶，制成的混合物为aFe2O3∶Al2O3∶bP2O5∶cC5H5N∶d低共熔体，其中按摩尔比计，a＝2.5，b＝2.9，c＝4.0，d＝58.0，将混合物升温到60℃，混合均匀；上述混合物在微波辐射下加热至180℃，常压或自生压力下晶化60分钟；上述反应混合物冷却到室温，真空抽滤，用水和丙酮对过滤物反复洗涤，于100℃下干燥，得到杂原子磷铝分子筛的粉末状产品，经XRD检测，该粉末产品为FeAlPO-16分子筛。
Claims (6)
1.低共熔体中杂原子磷铝分子筛的快速制备方法，其步骤为：
(1)将丁二酸和氯化胆碱的混合物所构成的低共熔体、拟薄水铝石，或者碱式乙酸铝，或者异丙醇铝，和柠檬酸铁铵混合均匀，而后加入磷酸和吡啶，制成的混合物为aFe2O3∶Al2O3∶bP2O5∶cC5H5N∶d低共熔体，其中按摩尔比计，a＝2.0～3.0，b＝2.5～3.0，c＝3.5～4.0，d＝55.0～60.0，在50～80℃下加热，使混合物混合均匀；
(2)将上述混合物在微波辐射下加热至150～200℃，常压或自生压力下晶化20～60分钟；
(3)然后冷却至室温，真空抽滤，用水和丙酮反复洗涤过滤物，于80～100℃下干燥，得到杂原子磷铝分子筛-FeAlPO-16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的快速制备方法，其特征在于低共熔体为丁二酸和氯化胆碱的混合物。
3.根据权利要求1所述的低共熔体中杂原子磷铝分子筛的快速制备方法，其特征在于磷源为85％的磷酸。
4.根据权利要求1所述的低共熔体中杂原子磷铝分子筛的快速制备方法，其特征在于铝源为拟薄水铝石，或者碱式乙酸铝，或者异丙醇铝。
5.根据权利要求1所述的低共熔体中杂原子磷铝分子筛的快速制备方法，其特征在于铁源为柠檬酸铁铵。
6.根据权利要求1所述的低共熔体中杂原子磷铝分子筛的快速制备方法，其特征在于反应混合物中存在吡啶。
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