本发明不等比磷酸铝分子筛的合成,属于结晶分子筛的合成方法。 经典的磷酸铝分子筛的合成,大部分都采用水热合成法,但是合成产物在脱除模板剂之后,其它化学组成为Al2O3:1.0±0.2P2O5,也就是说磷铝比只能是等比的,所以产物表面呈中性,无离子交换性能,因此分子筛基体不具备催化特性,这样大大限制了磷酸铝分子筛的使用范围。
本发明的目的在于试图突破磷酸铝分子筛磷/铝=1的传统概念,使该类分子筛表面呈酸性,从而合成出具离子交换性能,基体可用作催化剂的不等比磷酸铝分子筛,达到拓宽使用范围,提高其应用价值的目的。
本发明不等比磷酸铝分子筛的合成是一种水热合成磷酸铝分子筛的方法,其特征在于是在近中性介质中加氟,即在F-存在条件下,依次取化学计量的活性氧化铝,蒸馏水、氢氟酸、正磷酸,有机胺在强烈搅拌下成胶;反应混合物组分为:mAl2O3(1.3~5.0):P2O5:P1R1(0.05~2.5):P2R2(0.05~3.5):XHF(0.5~5.0):YH2O(5.0~100)其中P1+P2>1.0,式中的R1为三正丙胺R2为三乙胺;将成胶良好地反应混合物密封于自压反应釜中,在80~250°下晶化8~240小时然后产物经离心、分离、洗涤,在105°下烘干,可得到具有Al2O3/P2O5=1.3~5.0的具有二甲苯异构化催化性能的不等比磷酸铝分子筛,且硅可以作为取代元素,取代P原子位置进入这类分子筛的骨架。
本发明不等比磷酸铝分子筛的合成,所述的活性氧化铝可由勃姆石、拜铝石、异丙醇铝等化替。
其正磷酸亦可由磷酸三丁酯、磷酸三乙酯所代替。
其三正丙胺亦可由三乙醇铵、四丙基氢氧化铵所代替。
实现本发明最佳实施例如下:
例1、取10.6gAl2O3(纯度96%)20mlH2O、3.2MlHF、6.8mlH3PO4(85%)依次加入反应釜、搅拌至均匀,再加入25mlH2O、14.3ml三乙胺、2.6ml三正丙胺、搅拌约10分钟,将反应釜密封,在180℃下晶化38小时,产物经离心分离、洗涤、烘干即可得到不等比磷酸铝分子筛分子产品。由XRD法进行物相鉴定,(结果见附图1)与文献[1]相比,为类似于AlPO4-5分子筛相。产品经500℃焙烧后,化学组分为Al2O3/P2O5=2.07,产物经38%乙酰丙酮乙醇溶液浸泡5小时脱除非骨架的八配位Al,化学组成为Al2O3/P2O5=1.96。
例2、取13.5gAl2O3、20mlH2O、5.0mlHF、6.83mlH3PO4(85%)搅拌均匀后,再加入25mlH2O搅匀,陈化10分钟,加入16.0ml三乙胺和2.1ml三正丙胺,密封反应釜,在190℃下晶化48小时,合成产物经洗涤、烘干后,可得到Al2O3/P2O5=2.3的APO-5分子筛。
例3、取10.6gAl2O3,20mlH2O,8.2mlH3PO4,2.52mlHF,白炭黑0.36g搅匀,逐渐加入34mlH2O,搅拌均匀后,缓慢加入13.5ml三乙胺和2.3ml三正丙胺,将凝股密封在反应釜中,在180℃下晶化40小时,获得含硅的APO-5分子筛。
将例1样品用XL-200型固体核磁共振仪测定其27ALMASNMR谱图(见附图2),由于图中未发现在化学位移为OPPm的八配位Al存在,本法合成了具有骨架组成Al2O3/P2O5不等于1.0的磷酸铝类分子筛。
将例1样品在500℃焙烧5小时,测定其在500℃下的邻二甲苯异构化反应的催化活性,结果表明,反应活性11.3%,表明该发明所制的APO-5分子筛基体具有B酸,可用于B酸中心控制的催化反应。
本发明不等比磷酸铝分子筛合成,提供了一种在F-存在条件下的水热体系HF-Al2O3-P2O5-Et3N-n-Pr3N-H2O中合成Al2O3/P2O5=1.3~5.0的不等比磷酸铝分子筛的方案,其产物可用于B酸控制的催化反应,即基体可用作催化剂,并具有离子交换性能,故本发明将为磷酸铝类分子筛的开发、利用开辟一条新的途径。
附图说明:
图1为X射线粉末衍射谱图。
图2为27ALMASNMR谱图。
参改文献:
[1]U、S、P、 4,310,440。