[发明专利]镁磷铝组成的AFN结构杂原子分子筛及其合成方法和应用

说明书

本发明涉及催化材料合成领域，具体公开一种镁磷铝组成的AFN结构杂原子分子筛及其合成方法和应用。本发明所述AFN结构杂原子分子筛的杂原子为Mg。本发明以异丙胺作为模板剂，采用磷铝干胶液相转化法首次合成出一种骨架元素为镁磷铝组成的AFN结构杂原子分子筛。所述AFN结构镁磷铝杂原子分子筛在气体吸附分离领域中具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及催化材料合成领域，具体地说，涉及镁磷铝组成的AFN结构杂原子分子筛及其合成方法和所述镁磷铝组成的AFN结构杂原子分子筛的应用。

背景技术

磷铝分子筛是一类广泛应用于吸附、分离、催化和离子交换等领域的重要的多孔材料。1982年，美国联合碳化物公司(UCC)首次开发出一系列的磷铝分子筛AlPO₄-n(n代表结构型号)。之后研究者采用水热合成法、溶剂热合成法、干凝胶合成法等，以不同体系的有机物为模板剂或结构导向剂成功合成出60多种不同结构类型的磷铝分子筛。典型的磷铝分子筛骨架呈电中性，P/Al比为1，是由PO₄四面体和AlO₄四面体通过氧桥严格交替排列而成。后来，通过将一些金属元素以及非金属元素引入到磷铝分子筛骨架，部分取代骨架中的P和Al，形成杂原子磷铝分子筛(如MeAPO-n、SAPO-n)，丰富了骨架组成，拓展分子筛的结构类型，同时也拓展了磷酸铝分子筛在催化、磁学、电学、光学等方面的应用。

AlPO-14分子筛是1982年UCC公司开发的一种重要的磷铝分子筛，国际分子筛协会(IZA)指定其结构代码为AFN。其化学式为Al₈P₈O₃₂，属于三斜晶系，空间群为P-1，晶胞参数为α＝77.81°，β＝77.50°，γ＝87.69°，具有三维八元环的孔道结构，沿[100]方向八元环孔径0.19×0.46nm，沿[010]方向八元环孔径0.21×0.49nm，沿[001]方向八元环孔径0.33×0.40nm，属于小孔分子筛。

1982年，USP4310440首次公开了两种AlPO-14的合成方法。方法一是在水热条件下150℃晶化96小时，采用磷酸为磷源，拟薄水铝石为铝源，以叔丁胺(t-BuNH₂)为模板剂，合成过程按1.0t-BuNH₂:Al₂O₃:P₂O₅:40H₂O的摩尔配比。方法二是在水热条件下200℃晶化24小时，采用磷酸为磷源，水合氧化铝为铝源，以异丙胺(iPrNH₂)为模板剂，合成过程按1.0iPrNH₂:Al₂O₃:P₂O₅:40H₂O的摩尔配比。

1986年，文献(ActaCrystallographica,1986,C42,670-673)报道了一种镓磷元素组成的AFN结构分子筛GaPO-14。该分子筛合成在水热条件下200℃晶化86小时，采用磷酸为磷源，含镓化合物为镓源，以异丙胺(iPrNH₂)为模板剂，合成过程按1.0iPrNH₂:Ga₂O₃:P₂O₅:40H₂O的摩尔配比。