一种合成AFI型磷酸硅铝分子筛的方法技术

一种合成AFI型磷酸硅铝分子筛的方法，其步骤为：（1）将初始反应物：特殊反应介质、铝源、硅源、磷源及氢氟酸在研钵中混合均匀，并手工研磨10~20 min；（2）将步骤（1）得到的混合物转移至反应容器中，并加热至熔融态，得到前驱混合物；（3）步骤（2）的前驱混合物于微波辐射下进行常压晶化，晶化温度为150~180 ℃，晶化时间为10~120 min；（4）晶化反应结束自然冷却至室温，依次使用去离子水和丙酮离心洗涤，直至上层液澄清为止，在110 ℃下干燥100~150 min，得到分子筛原粉；（5）将步骤（4）获得的分子筛原粉在550 ℃下焙烧，焙烧1~5 h，得到高硅含量的AFI型磷酸硅铝分子筛粉末。

Method for synthesizing AFI type silicon aluminum phosphate molecular sieve

A method of synthesis of AFI type silicon aluminum phosphate molecular sieve, which comprises the following steps: (1) the initial reactant: special reaction medium, aluminum source and silicon source, phosphorus source and hydrofluoric acid in a mortar mixing, and manual grinding 10~20 min; (2) the step (1) obtained mixture transfer to the reaction vessel, and heated to a molten state to obtain precursor mixtures; (3) step (2) in the precursor mixture under microwave irradiation at atmospheric pressure crystallization, crystallization temperature of 150~180 C, the crystallization time of 10~120 min; (4) the end of the crystallization of natural cooling to room temperature, followed by the use of deionized water and acetone centrifugal washing, until the upper liquid clarification, in 110 deg.c 100~150 min by molecular sieve powder; (5) the step (4) obtained by molecular sieve powder at 550 DEG C roasting roasting 1~5 h, high silicon content AFI type silicon aluminum phosphate molecular sieve powder.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磷酸硅铝分子筛的合成技术。
技术介绍
磷酸硅铝分子筛（SAPO-n）是美国联合碳化物公司开发的一种新型分子筛材料，在分子筛研发史上具有重要的意义，SAPO系列分子筛具有从六元环到十八元环等不同的孔道结构，可适应不同大小分子的吸附和扩散。引入的Si部分取代P或P-Al进入分子筛骨架，使得原先电中性的骨架呈现负电性，具有了可交换的阳离子，表现出中强酸和强酸的性质，硅取代的量不同导致不同的酸性，引入Si越多，分子筛表面酸性越强，催化性能就越高。由四面体单元构成骨架的磷酸硅铝分子筛，呈现比较好的热稳定性，在相对较高的温度下仍保持其原有的晶体拓扑结构。采用微波辐射加热的方式具有条件温和、能耗低、反应速率快、结晶时间短等优点。特殊的反应介质又是一种良好的微波吸收体，在微波加热条件下能够加速产物的结晶，缩短晶化时间，在短时间内可获得产物，且纯度比较高。制备该特殊反应介质所需原料的价格比离子液体便宜，降低了生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种合成AFI型磷酸硅铝分子筛的方法。本专利技术是一种合成AFI型磷酸硅铝分子筛的方法，其步骤为：（1）将初始反应物：特殊反应介质、铝源、硅源、磷源及氢氟酸在研钵中混合均匀，并手工研磨10~20min；（2）将步骤（1）得到的混合物转移至反应容器中，并加热至熔融态，得到前驱混合物；（3）步骤（2）的前驱混合物于微波辐射下进行常压晶化，晶化温度为150~180℃，晶化时间为10~120min；（4）晶化反应结束自然冷却至室温，依次使用去离子水和丙酮离心洗涤，直至上层液澄清为止，在110℃下干燥100~150min，得到分子筛原粉；（5）将步骤（4）获得的分子筛原粉在550℃下焙烧，焙烧1~5h，得到高硅含量的AFI型磷酸硅铝分子筛粉末；其中初始反应物摩尔比：Al2O3:P2O5:HF:SiO2:BPA:ChCl:TEABr为1:(0.8~1.2):(1.0~2.0):(0.1~0.4):(1.0~3.0):(1.0~3.0):(1.5~3.0)，或者Al2O3:P2O5:HF:SiO2:HQ:ChCl:TEAB为1:(0.8~1.2):(1.0~2.0):(0.1~0.4):(1.0~3.0):(1.0~3.0):(1.5~3.0)，其中铝源以Al2O3计，磷源以P2O5计，硅源以SiO2计。与目前多数制备磷酸硅铝分子筛的方法相比，本专利技术的方法采用的特殊反应介质是良好的微波吸收体，在微波辐射加热条件下，可在短时间内合成磷酸硅铝分子筛，且硅含量较高。这有效地提高了原子的利用率，降低了成本和能源的消耗，有巨大的研究价值和应用前景。附图说明图1为本专利技术合成产物的XRD图，图2为本专利技术合成产物的SEM照片。具体实施方式本专利技术是一种合成AFI型磷酸硅铝分子筛的方法，其步骤为：（1）将初始反应物：特殊反应介质、铝源、硅源、磷源及氢氟酸在研钵中混合均匀，并手工研磨10~20min；（2）将步骤（1）得到的混合物转移至反应容器中，并加热至熔融态，得到前驱混合物；（3）步骤（2）的前驱混合物于微波辐射下进行常压晶化，晶化温度为150~180℃，晶化时间为10~120min；（4）晶化反应结束自然冷却至室温，依次使用去离子水和丙酮离心洗涤，直至上层液澄清为止，在110℃下干燥100~150min，得到分子筛原粉；（5）将步骤（4）获得的分子筛原粉在550℃下焙烧，焙烧1~5h，得到高硅含量的AFI型磷酸硅铝分子筛粉末；其中初始反应物摩尔比：Al2O3:P2O5:HF:SiO2:BPA:ChCl:TEABr为1:(0.8~1.2):(1.0~2.0):(0.1~0.4):(1.0~3.0):(1.0~3.0):(1.5~3.0)，或者Al2O3:P2O5:HF:SiO2:HQ:ChCl:TEAB为1:(0.8~1.2):(1.0~2.0):(0.1~0.4):(1.0~3.0):(1.0~3.0):(1.5~3.0)，其中铝源以Al2O3计，磷源以P2O5计，硅源以SiO2计。以上所述的方法，磷源为磷酸，铝源为异丙醇铝，或者拟薄水铝石，或者氢氧化铝，硅源为纳米SiO2，或者气相SiO2，或者硅溶胶；特殊反应介质为双酚A或对苯二酚、氯化胆碱和四乙基溴化铵形成的三元混合物体系，作为特殊的反应介质和模板剂。以上所述的方法，合成的AFI型磷酸硅铝分子筛的硅含量为3.33%~11.0wt%。以下的实施例对本专利技术做进一步说明，但具体实施操作并不局限于实施例中。实施例1：磷酸硅铝分子筛的合成：（1）按照1Al2O3:1.1P2O5:1.0HF:0.2SiO2:3.0BPA:3.0ChCl:3.0TEABr的摩尔比，分别称取异丙醇铝、磷酸、氢氟酸、纳米二氧化硅，以及特殊反应介质双酚A、氯化胆碱和四乙基溴化铵；（2）将上述反应物于研钵中混合均匀，并研磨20min；（3）转入三口瓶加热至熔融态，在微波加热180℃下，晶化1h；（4）晶化完成冷却至室温，依次用去离子水和丙酮洗涤，110℃下干燥150min，得到分子筛原粉；（5）原粉于550℃下焙烧5h，得到磷酸硅铝分子筛。如图1、图2所示，经过XRD和ICP表征，得到具有AFI拓扑结构和硅含量为4.76wt%的高硅含量的磷酸硅铝分子筛。实施例2：磷酸硅铝分子筛的合成：（1）按照1Al2O3:1.1P2O5:1.0HF:0.2SiO2:3.0BPA:3.0ChCl:3.0TEABr的摩尔比，分别称取拟薄水铝石、磷酸、氢氟酸、气相二氧化硅，以及特殊反应介质双酚A、氯化胆碱和四乙基溴化铵；（2）将上述反应物于研钵中混合均匀，并研磨20min；（3）转入三口瓶加热至熔融态，在微波加热180℃下，晶化1h；（4）晶化完成冷却至室温，依次用去离子水和丙酮洗涤，110℃下干燥150min，得到分子筛原粉；（5）原粉于550℃下焙烧5h，得到磷酸硅铝分子筛。经过XRD和ICP表征，得到具有AFI拓扑结构和硅含量为5.49wt%的高硅含量的磷酸硅铝分子筛。实施例3：磷酸硅铝分子筛的合成：（1）按照1Al2O3:1.1P2O5:1.0HF:0.2SiO2:3.0HQ:3.0ChCl:3.0TEABr的摩尔比，分别称取异丙醇铝、磷酸、氢氟酸、纳米二氧化硅，以及特殊反应介质对苯二酚、氯化胆碱、四乙基溴化铵；（2）将上述反应物于研钵中混合均匀，并研磨20min；（3）然后转入三口瓶加热至熔融态，在微波加热180℃下，晶化1h；（4）晶化完成冷却至室温，依次用去离子水和丙酮洗涤，110℃下干燥150min，得到分子筛原粉；（5）原粉于550℃下焙烧5h，得到磷酸硅铝分子筛。经过XRD和ICP表征，得到具有AFI拓扑结构，硅含量为3.72wt%的高硅含量的磷酸硅铝分子筛。实施例4：磷酸硅铝分子筛的合成：（1）按照1Al2O3:1.1P2O5:1.0HF:0.2SiO2:3.0BPA:3.0ChCl:3.0TEABr的摩尔比，分别称取异丙醇铝、磷酸、氢氟酸、硅溶胶，以及特殊反应介质双酚A、氯化胆碱、四乙基溴化铵；（2）将上述反应物于研钵中混合均匀，并研磨20min；（3）转入三口瓶加热至熔融态，在微波加热180℃下，晶化1h；（4）晶化完成冷却至室温，依次用去离子水和丙酮洗涤，1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成AFI型磷酸硅铝分子筛的方法，其特征在于，其步骤为：（1）将初始反应物：特殊反应介质、铝源、硅源、磷源及氢氟酸在研钵中混合均匀，并手工研磨10~20 min；（2）将步骤（1）得到的混合物转移至反应容器中，并加热至熔融态，得到前驱混合物；（3）步骤（2）的前驱混合物于微波辐射下进行常压晶化，晶化温度为150~180 ℃，晶化时间为10~120 min；（4）晶化反应结束自然冷却至室温，依次使用去离子水和丙酮离心洗涤，直至上层液澄清为止，在110 ℃下干燥100~150 min，得到分子筛原粉；（5）将步骤（4）获得的分子筛原粉在550 ℃下焙烧，焙烧1~5 h，得到高硅含量的AFI型磷酸硅铝分子筛粉末；其中初始反应物摩尔比：Al2O3:P2O5:HF:SiO2:BPA:ChCl:TEABr为1:(0.8~1.2):(1.0~2.0): (0.1~0.4):(1.0~3.0):(1.0~3.0):(1.5~3.0)，或者Al2O3:P2O5:HF:SiO2:HQ:ChCl:TEAB为1:(0.8~1.2):(1.0~2.0):(0.1~0.4):(1.0~3.0):(1.0~3.0):(1.5~3.0)，其中铝源以Al2O3计，磷源以P2O5计，硅源以SiO2计。...

【技术特征摘要】
1.一种合成AFI型磷酸硅铝分子筛的方法，其特征在于，其步骤为：（1）将初始反应物：特殊反应介质、铝源、硅源、磷源及氢氟酸在研钵中混合均匀，并手工研磨10~20min；（2）将步骤（1）得到的混合物转移至反应容器中，并加热至熔融态，得到前驱混合物；（3）步骤（2）的前驱混合物于微波辐射下进行常压晶化，晶化温度为150~180℃，晶化时间为10~120min；（4）晶化反应结束自然冷却至室温，依次使用去离子水和丙酮离心洗涤，直至上层液澄清为止，在110℃下干燥100~150min，得到分子筛原粉；（5）将步骤（4）获得的分子筛原粉在550℃下焙烧，焙烧1~5h，得到高硅含量的AFI型磷酸硅铝分子筛粉末；其中初始反应物摩尔比：Al2O3:P2O5:HF:SiO2:BPA:ChCl:TEABr为1:(0.8~1.2):(1.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵新红，张晓晓，郝志鑫，段维婷，王清鹏，高向平，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62