磷酸鹽分子篩的離子熱合成及表征.pdf

1、分子篩作為最重要的分離和催化材料，在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中起著舉足輕重的作用。目前絕大多數(shù)的分子篩是經(jīng)不同條件下的水(溶劑)熱合成反應(yīng)制得。水(溶劑)熱合成反應(yīng)是在一定溫度(100-200℃)和壓力(1-100MPa)下，在特定的密閉容器或高壓釜中進(jìn)行，合成過(guò)程中需要加入模板劑或結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑。而采用離子液體作為分子篩合成的溶劑無(wú)需再添加模板劑；由于離子液體幾乎無(wú)蒸汽壓，因此，分子篩的合成反應(yīng)可以在敞口容器中進(jìn)行，避免了密封的高壓釜中高的自發(fā)壓力和

2、蒸汽熱；另外，離子液體的循環(huán)利用使其在工業(yè)應(yīng)用中有更大的吸引力。因此，離子熱合成法將分子篩的合成帶到了一個(gè)完全嶄新的領(lǐng)域。
　　 本文采用一步法合成溴代1-乙基-3-甲基咪唑離子液體([Emim]Br)，以合成出的離子液體作為溶劑兼模板劑，用離子熱合成法合成金屬取代的磷鋁系列分子篩MeAPO-11。以正磷酸為磷源、異丙醇鋁為鋁源、以HF為礦化劑，原位摻入四水乙酸錳或乙酸鈷，在一定合成條件下，成功合成出金屬取代的磷鋁系列分子篩Me

3、APO-11(Me=Mn、Co)。以MnAPO-11為代表，通過(guò)元素分析(AAS)、X射線(xiàn)衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、紫外可見(jiàn)光漫反射(UV-Vis)和熱重-示差掃描量熱(TG-DSC)等分析手段對(duì)分子篩的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)進(jìn)行表征，證明所合成的分子篩是金屬元素取代的MeAPO-11分子篩。并且詳細(xì)考察了合成條件如反應(yīng)原料組成、晶化時(shí)間、晶化溫度和離子液體回用等對(duì)分子篩合成的影響。通過(guò)試驗(yàn)和分析，分子篩的最

4、佳合成條件為：原料配比0.06Mn(H3CCOO)2·4H2O：1.0HF：1.0Al[OCH(CH3)2]3：1.0H3PO4：20[Emim]Br，晶化溫度170℃，晶化時(shí)間65小時(shí)，離子液體回用效果良好。
　　 另外，我們?cè)噲D在氯化膽堿/尿素低共熔體中合成新的分子篩物質(zhì)，以低共熔體為溶劑兼模板劑，乙酸鈷(或乙酸錳、鈦酸四丁酯)、磷酸、氫氟酸為合成原料分別合成出(NH4)CoPO4(或者(NH4)MnPO4·H2O)分子篩和

5、一種未知結(jié)構(gòu)的鈦鹽分子篩。通過(guò)XRD、FT-IR、TG-DSC、SEM和EDS等分析手段對(duì)其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行了表征。以合成(NH4)CoPO4分子篩為代表，考察了加熱方式、HF用量、晶化溫度等合成條件對(duì)(NH4)CoPO4分子篩合成的影響。最佳合成條件為：合成原料摩爾比為乙酸鈷：H3PO4∶HF∶EU=1.0∶2.0∶x∶45，EU的物質(zhì)的量為氯化膽堿和尿素的物質(zhì)的量之和；HF的最佳用量即x=4.23-5.70時(shí)，(NH4)CoPO4分子