[发明专利]掺杂硅的磷铝酸盐和它的合成方法

说明书

本发明涉及一种新型的掺杂硅的磷铝酸盐和它的合成方法，所述磷铝酸盐在不计算水份的前提下具有如下摩尔比的化学组成：(Sisubgt;x/subgt;Alsubgt;y/subgt;Psubgt;z/subgt;)Osubgt;2/subgt;，其中0.001x≤0.1,y≥0.3,z≥0.3，且x+y+z＝1，上述分子筛具有独特的X射线衍射图谱，它可以作为吸附剂使用，也可以作为催化剂或者催化剂的载体。

技术领域

本发明涉及一种掺杂硅的磷铝酸盐及其制备方法。

背景技术

分子筛是一类多孔的结晶材料，目前发现的已知结构的分子筛种类已达230多种，并且新结构的分子筛还在不断地涌现出来。大部分分子筛具有大的内比表面积以及开放的内部空间，这些内部空间既可以作为反应的发生场所，也可以用来容纳一些客体分子，如金属、金属氧化物，有机分子，水分子等等。由于分子筛具有均一规则的孔道，且孔道尺寸与分子属于同一量级，因而可以对分子的进出进行“选择”，从而获得择形效果。由于分子筛具有上述特征，因而被广泛用作催化剂、催化剂的载体、吸附剂和洗涤剂等，在石油化工，环保，以及吸附和分离领域获得了广泛应用。分子筛的骨架通常由配位四面体(TO₄)通过共顶点(一般为氧原子)连接而成，对于沸石分子筛来说，骨架中的四面体主要为SiO₄四面体和AlO₄^-四面体，这两种四面体可以分别被其它的四面体所取代，从而形成许多各种骨架结构或者各种骨架组成的分子筛，例如，AlO₄^-四面体可以被GaO₄^-或ZnO₄^2-四面体所取代,从而与SiO₄四面体一道构成杂原子分子筛的骨架，而Ge与Si具有相似的配位性质，Ge也可以形成四面体配位结构，通过GeO₄和SiO₄的连接可以形成数量众多的新型含锗的分子筛结构。

如果SiO₄四面体被PO₄⁺四面体所取代，则形成了分子筛家族的另一个大类，即磷酸铝分子筛，该类分子筛的骨架通过AlO₄^-和PO₄⁺共氧原子连接而成，因而整个分子筛骨架呈现出电中性。当然，类似于沸石分子筛，磷酸铝分子筛中的铝氧四面体或者磷氧四面体也可以被其它的四面体所取代，其中最为常见的是硅氧四面体和锌氧四面体，由于这些四面体的引入，赋予了磷酸铝型分子筛新的特性。相比沸石分子筛，磷酸铝分子筛的人工合成研究比较晚。1971年，Flanigen等人报道了磷酸铝分子筛的合成【Molecular Sieve Zeolites-I,ACS,Washingtom D.C】，在水热合成条件下，混合铝，硅和磷的氧化物得到了与analcime,chabazite,phillipsite-harmotome,L型分子筛，A型分子筛和B型分子筛等具有相同晶体结构的硅磷铝分子筛，其中磷的含量为5～25％(以P₂O₅计)，但没有发现区别于沸石分子筛的结构。1982年的美国专利4310440使用有机胺或者季铵类化合物作为模板剂，水热合成出了一系列的磷酸铝分子筛，它们包括：AlPO₄-5,AlPO₄-8,AlPO₄-9,AlPO₄-11,AlPO₄-12,AlPO₄-14,AlPO₄-16,AlPO₄-17,AlPO₄-18,AlPO₄-20,AlPO₄-21,AlPO₄-22,AlPO₄-23,AlPO₄-25,AlPO₄-26,AlPO₄-28,AlPO₄-31等，对于磷铝分子筛的合成，有机模板剂的种类是决定其结构的关键因素之一，到目前为止，有机胺仍是磷铝分子筛合成中应用最为广泛的模板剂。相比硅铝沸石分子筛，磷铝分子筛的工业应用还不多见，目前只有SAPO-34分子筛和SAPO-11分子筛获得了工业上的应用。最近包信和等人【Science,2016,351,1065-1068】发表的文章揭示SAPO分子筛可以应用于合成气制烯烃反应中的耦合催化剂的一部分，获得了较好的催化效果，另外，磷酸铝分子筛的潜在应用还包括将它们作为吸附剂或者催化剂的良好载体。