[发明专利]一种蒙脱土-磷酸铝分子筛复合材料的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种蒙脱土-磷酸铝分子筛(AlPO₄-5)复合材料的制备方法，属于蒙脱土柱撑改性领域。

二、背景技术

蒙脱土是一种具有2∶1型层状硅酸盐晶体结构的天然矿物质。由于其具有良好的膨胀性、阳离子交换性、吸水性、触变性、粘结性、吸附性等一系列很有价值的物理化学特性，而被广泛地应用在石油、冶金、污水处理等行业中，被人们誉为万能材料。蒙脱土是很好的固体酸催化剂材料负载底物，利用其可膨胀性以及层间阳离子交换性，通过吸附阳离子负载试剂到层间，在层间形成无数酸性中心，可以得到具有易分离、易活化的有机反应催化剂。

虽然蒙脱土具有上述的众多优点，但是，由于蒙脱土其自身热稳定性很差，高温焙烧时层板结构容易塌陷，这大大的抑制了其在酸催化剂领域的应用和发展。随着石油的重质化，解决好重油、渣油的催化裂化成为石油催化裂化工艺过程的控制因素。同时，由于煤化工及生物大分子反应研究的需要，开发研究高效率、高活性、高寿命的蒙脱土固体酸催化剂是当今急需解决的重要课题之一。

磷酸铝(AlPO-n)系列分子筛是一系列具有微孔晶体结构的新型分子筛材料，是首次通过人工制备出的不含二氧化硅骨架结构的分子筛。磷酸铝分子筛具有良好的热稳定性和水热稳定性；通过改变组成，其酸性及酸中心数量可以调变；它具有可调变的孔径范围，非常有利于对特定大小分子的选择性吸附；规则的孔道使其具有择形催化性，催化选择性高。随着研究的深入，其作为催化剂、吸附剂将被越来越广泛地应用于石油化工和精细化工领域。

蒙脱土作为催化剂其酸性太弱和热稳定性差，为满足蒙脱土在催化反应中的需要，需要对其进行改性处理。由于蒙脱土的层状结构，层间可膨胀性，层间阳离子的存在及其可交换性等特性，为制备改性蒙脱土催化材料提供了可能性。

蒙脱土改性方法主要有酸化蒙脱土、交联蒙脱土、类多孔异构蒙脱土、聚合物复合蒙脱土等。针对类多孔异构蒙脱土的研究国内外文献少有报道。Huihui Mao(Applied Surface Science，2009，255，4787-4791)的研究是综合应用离子交换、溶剂化、层间模板法、分子自组装等技术制备拥有规整层间二氧化硅介孔孔道结构的蒙脱土杂化材料。这种杂化材料拥有高比表面积(400-1156m²/g)和微孔-介孔复合孔道结构，且介孔孔径分布均匀。

RunLiang Zhu等人(Colloid and Interface Science 2009，335，77-83)采用CTAB和Al₁₃共同对蒙脱土进行改性。该工作考察了不同的改性剂投放顺序和不同的CTAB/Al₁₃投放比例对于最终产物有机-无机改性蒙脱土结构的影响。该工作旨在对于不同CTAB/Al₁₃比例制备的有机-无机改性蒙脱土产品进行结构定义和分类。结果表明，最终产物的结构与插层方法和CTAB/Al₁₃投放比例有着十分密切的关系，先投入CTAB改性剂制得的产品，其具有很大的层间距离，但是比表面积比较小。反之，如果先投入Al₁₃改性剂，那么蒙脱土体系，会发生自锁效应。

何昌洪等人(Industrial Catalysis，2006，14，63-64)系统考察了影响交联蒙脱土结构的几个因素，同时探讨了交联剂晶化时间对于酸化交联蒙脱土收率的影响。研究结果表明，用n(OH^-)∶n(Al³⁺)＝2.2制备的交联剂中Al13的浓度最大，用这种交联剂制备的交联蒙脱土的交联度高，引入的交联剂多，是较理想的交联剂。65℃制备的交联剂在室温老化115天，酸化交联蒙脱土的收率最高。酸化浓度对交联蒙脱土结构影响较大，酸化浓度不同，交联蒙脱土结构破坏程度不同，酸化质量浓度≤20％时，比表面积随酸浓度增加而增大，适宜酸化浓度为5％-20％。

随着新型蒙脱土材料的发展，对蒙脱土进行改性并且扩大其应用范围成为研究的热点。近年来以蒙脱土复合材料为对象的合成研究较多，但有关于蒙脱土-磷酸铝分子筛复合材料的研究几乎没有报道，本发明将磷酸铝分子筛引入到蒙脱土层板和表面，使复合材料具有高酸性、高热稳定性和择形选择性。

三、发明内容

1、发明目的：

本发明提供了一种蒙脱土-磷酸铝分子筛(AlPO₄-5)复合材料的合成方法，其目的在于克服蒙脱土其自身热稳定性差，高温焙烧时层板结构容易塌陷的缺陷，从而来提高催化剂的催化活性以及选择性。