[发明专利]一种AFN结构硅磷铝分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及催化材料合成领域，公开了一种AFN结构硅磷铝分子筛及其制备方法和应用，包括采用水热法制备AFN结构硅磷铝分子筛，将含有磷源、铝源、硅源、模板剂R和水的混合液进行水热晶化，然后固液分离、干燥；以及包括采用磷铝干胶液相转化法制备AFN结构硅磷铝分子筛，将含有磷源、铝源和水的混合液A进行老化，然后干燥，制得磷铝干胶，并将含有磷铝干胶、硅源、模板剂R和水的原料混合物B进行水热晶化，然后固液分离、干燥，所述模板剂R为1‑异丙基‑4‑哌啶酮。本发明制备得到的AFN结构分子筛为AFN结构硅磷铝分子筛。所述AFN结构硅磷铝分子筛可以用于气体分离吸附，也可以用于含氧化合物转化制低碳烯烃反应，且均具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种AFN结构分子筛及其制备方法和应用，具体地，涉及一种AFN结构硅磷铝分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

自从1982年，美国联合碳化物公司(UCC)开发出一系列的磷铝分子筛AlPO₄-n(n代表结构型号)以来，磷铝分子筛被广泛地应用在吸附、分离、催化和离子交换等领域。到目前为止，人们使用不同的模板剂或结构导向剂在水热或溶剂热条件下合成出60多种不同结构类型的微孔磷铝分子筛，它们已成为多孔材料的一个重要家族。典型的磷铝分子筛骨架是由PO₄四面体和AlO₄四面体通过氧桥严格交替排列而成，P/Al比为1，骨架呈电中性。后来，除P和Al外，一些金属元素以及非金属元素也被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)。其中，Si取代形成的SAPO-n分子筛由于其良好的结构热稳定性和适宜的酸性等性质，具有良好的催化性能，被广泛应用于各种炼油和石油化工等领域。

AlPO-14分子筛是1982年UCC公司开发的磷铝分子筛，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，US4310440首次公开了两种AlPO-14的合成方法。方法一是采用磷酸为磷源，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，在水热条件下150℃晶化96小时合成。方法二是采用磷酸为磷源，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，在水热条件下200℃晶化24小时合成。

1986年，文献(Acta Crystallographica,1986,C42,670-673.)报道了一种镓磷元素组成的AFN结构分子筛GaPO-14。该分子筛的合成采用磷酸为磷源，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，在水热条件下200℃晶化86小时合成。