结晶磷酸铝组合物的制备方法技术

公开了一类用摩尔比表示的化学组成为Ａｌ－［２］Ｏ－［３］１．０±０．２Ｐ－［２］Ｏ－［５］的具有三维微孔晶体骨架结构的晶体磷酸铝组合物及其制备方法。此类组合物可用作分子筛，具有可使动态直径为３－１４埃的分子进入的晶内微孔。这些组合物具有一种如图１所示的以ｄ间距为特征的Ｘ－射线衍射图。将铝源、磷源和每摩尔Ａｌ－［２］Ｏ－［３］为１０－１００摩尔的水混合，以形成一种母体混合物，再将其与结构定向剂混合，以形成一种反应混合物，然后再将其在可形成所述Ｘ射线衍射图的磷酸铝组合物的条件下进行反应。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是晶体磷酸铝组合物尤其是大孔晶体磷酸铝组合物及其制备方法。分子筛已为本专业领域熟知多年。一般而言，它们分为二类：沸石型，由晶体硅酸铝分子筛构成，以及除上述晶体硅酸铝以外的其他分子筛。天然的与合成的沸石包括一百多种组合物。根据定义，沸石是结构硅酸盐（tectosilicates），这就是说它们的骨架是由SiO-44和AlO-54四面体形成的三维结构构成，这些四面体与氧原子共顶。沸石的特性是具有孔径均匀的多孔结构;离子交换能力;以及通过孔洞在晶体内的孔穴中可逆地吸附和脱附分子的能力。这些孔洞由TO4四面体的键合所限定，其中T表示硅或铝原子。沸石一般是在密闭系统中，由反应物经水热法而合成的。文献中可见合成组合物的大量经验数据以及特定沸石的合成条件。实践表明由同一种原料组合物可获得多种不同的沸石产物，这取决于所用的原料，混合方法，以及结晶步骤。非沸石的其他晶体分子筛也已为人们所知。美国专利4，061，712中描述了一种硅石多晶型物，它具有分子筛的特性，但无可交换的阳离子。美国专利4，310，440中描述了具有分子筛特性的晶体磷酸铝，它代表了一类新型吸附剂。这些磷酸铝的性质与沸石分子筛的性质有些相似，因此，它们在各种化学反应中用作催化剂载体或催化剂。美国专利4，440，871和欧洲专利申请0146389-->描述了具有与沸石和/或磷酸铝分子筛相类似的分子筛、离子交换和催化等特性的晶体磷酸硅铝。分子筛、离子交换和催化等与沸石相似的特性也存在于某些金属硅酸盐中，其中的元素如铍、硼、镓、铁、钛和磷用来代替硅和铝。这些内容描述在E.Moretti等所著“在有机组分存在下的沸石合成”中，参见Chimica    e    Industria，67（1985）21-34。然而，所有上述晶体材料其自由孔径均在约2.1-7.4埃之间。最大的孔径是由十二个TO4四面体的环所限定的。至今，尽管已有大孔隙的非沸石型分子筛组合物合成的报导，但它们均未经证实。例如美国专利4，310，440描述一种称为AlPO4-8的磷酸铝组合物（见该专利实施例62-A），据称它能有效地吸附全氟三丁胺，PFTBA〔（C4F9）N〕。已知全氟三丁胺PFTBA其动态直径约为10，参见R.M.Barrer所著：沸石及粘土矿物（1978.7）。英国专利1，394，163中也有一类似的权利要求，该沸石称为AG-4。然而，上述文献中没有一篇有充分的数据来确认PFTBA分子是吸附在其自身的微孔中，还是在晶体颗粒之间的毛细孔中，抑或是在呈晶形或非晶形的杂质中。还有一些据称有大孔的材料是Z-21，它描述在美国专利3，567，372中，以及沸石N，它与Z-21相似，描述在美国专利3，414，602中。最近，苏联工作者还宣称了一种大孔沸石，它有X-射线粉末衍射数据作基础。（参见“Neorgani-cheskie    Materialy”Izvestiya    Akademii    Nauk    SSSR    17.6（1981.6）1018-1021）。-->故此，现在我们提供一类晶体磷酸铝组合物，它具有三维微孔晶体骨架结构，其化学组分依氧化物的摩尔比表示为：Al2O3∶1.0±0.2P2O5;并且，由X-射线粉末衍射花样进一步限定，其特征是，在以铜K-阿尔法辐射法测定的双-西塔值小于40度的条件下，间距d值基本上如表1所示。本专利技术还提供了一类具有三维微孔晶体骨架结构的晶体磷酸铝组合物，它包括有结构定向剂，其化学组合按摩尔比表示?xR∶Al2O3∶1.0±0.2P2O5;其中Al2O3和P2O5形成氧化物晶格;R表示一种结构定向剂;x＞0;其结构由x-射线粉末衍射花样进一步限定，特征是，在以铜k-阿尔法幅射法测定的双-西塔值小于约40度的条件下，间距d值基本上如表1所示。本专利技术还提供了一种由母体混合物制备这些晶体磷酸铝组合物的方法，母体混合物的化学组分依其摩尔比表示为：Al2O3∶1.0±0.2P2O5∶10-100H2O;另每摩尔Al2O3还包括0.02-4.0摩尔的结构定向剂，该方法包括将含铝物、含磷物和水混合形成母体混合物，再使母体混合物与结构定向剂混合形成反应混合物，最后反应混合物在一定条件下进行反应，使形成的晶体磷酸铝组合物特性为间距d值在以铜k-阿尔法幅射测定的双-西塔值小于约40度条件下基本上如表1所示。本专利技术还进一步提供了一类金属取代的晶体磷酸铝组合物，它们具有三维微孔晶体骨架结构，并含有一种结构定向剂，其化学组分依摩尔比表示为：-->xR∶Al2O3∶1.0±0.2P2O5∶0.001-0.5MOz/2∶10-100H2O;其中Al2O3，P2O5和MOz/2形成氧化物晶格;R为结构定向剂;X＞0;M是某种金属;Z是金属M的氧化态;MOz/2是至少一种金属氧化物;其化学组分中还包括一种或多种电荷补偿物;其结构由x-射线粉末衍射花样进一步限定，特性是，在依铜k-阿尔法幅射法测定的双-西塔值小于40度的条件下，间距d值基本上如表1所示。最后，本专利技术还提供了一种由母体混合物制备上述金属取代的晶体磷酸铝组合物的方法，该组合物依其摩尔比表示为：Al2O3∶1.0±0.5P2O5∶0.001-0.5MOz/2∶10-100H2O;其中M是金属;z是M的氧化态;MOz/2是至少一种金属氧化物;其化学组分中还包括一种或多种电荷补偿物及相对每摩尔Al2O3有0.02-4摩尔结构定向剂;该方法包括：使含铝物、含磷物、金属氧化物和水混合形成母体混合物，再使母体混合物与结构定向剂混合而成反应混合物，最后反应混合物在一定条件下反应使形成的金属取代的晶体磷酸铝组合物特性为：其间距d值在依铜k-阿尔法幅射法测定的双-西塔值约小于40度的条件下基本上如表1所示。图1表示的是本专利技术的磷酸铝（以“VPI-5”标出）与沸石X（Na）的氩吸附等温线，沸石X（Na）用于作比较，它在美国专利2，882，244中作了描述。图2表示的是本专利技术的磷酸铝（以VPI-5标示）和沸石X（Na）的以埃为单位的有效孔径。本专利技术一种实施方式的组合物为合成晶体磷酸铝物质，以下标为“VPI-5”，它们可以在晶体内孔隙中可逆地吸附和脱附大分子，-->如三异丙苯，这些物质具有三维微孔晶体骨架结构。这些磷酸铝物质可用多种方法表征，一般而言，该分子筛的基本化学组分依摩尔比可表示为：Al2O3∶1.0±0.2P2O5这些组合物具有下述限定的晶体结构，即X-射线粉末衍射花样表明，其间距d值基本上如表1所示。这里所说的“基本上”一词指的是表1所列的间距d值在实验误差允许的范围之内，因而对不同的设备和技术允许有一定的偏差。表中所列举了VPI-5在铜k-阿尔法幅射法测定的双-西塔值为3-40度条件下间距d的特性值。这里所用的“特性”和“其特性是”等词指的那些代表相对于最大峰其强度大于或等于10的所有峰的间距d值。这些峰的强度标有“VS”，指极强，或标有“m”，指中等。因此，强度较弱的峰（标有“W”，弱峰）不在上述定义之列。当VPI-5样品加热到至少约600℃后，间距d值基本上将保持相同。加热可在真空下，在空气或空气/蒸汽混合物中进行。实验的X-射线衍射花样是在一自动粉末衍射装置中用铜K本文档来自技高网...

【技术保护点】
一类具有三维微孔晶体骨架结构的晶体磷酸铝组合物，其化学组分依氧化物的摩尔比可表示为：为Ａｌ↓〔２〕Ｏ↓〔３〕∶１．０±０．２Ｐ↓〔２〕Ｏ↓〔５〕它还进一步由Ｘ－射线粉末衍射花样限定，其特征是在用铜Ｋ－阿尔法幅射法测定的双一西塔值小于 约４０度的条件下，其间距ｄ值基本上如表１所示。

【技术特征摘要】
US 1987-8-28 090,801;US 1988-6-15 207,8501、一类具有三维微孔晶体骨架结构的晶体磷酸铝组合物，其化学组分依氧化物的摩尔比可表示为：Al2O3∶1.0±0.2P2O5它还进一步由X-射线粉末衍射花样限定，其特征是在用铜K-阿尔法幅射法测定的双一西塔值小于约40度的条件下，其间距d值基本上如表1所示。2、按照权利要求1所述的组合物，其特征是晶体内自由孔隙可使动态直径在3埃-14埃之间的分子穿入。3、按照权利要求2所述的组合物，其特征是所述的分子为三异丙苯。4、按照权利要求1所述的组合物，其特征是其氩吸附等温线与沸石X（Na）的氩吸附等温线的对比如图1所示。5、按照权利要求1所述的组合物，其特征是Al2O3和P2O5形成氧化物晶格。6、按照权利要求1所述的组合物，其特征是它还包括结构定向剂，其化学组分依氧化物的摩尔比表示为：xR∶Al2O3∶1.0±0.2P2O5其中：Al2O3和P2O5形成氧化物晶格，R代表结构定向剂，X＞0。7、按照权利要求6所述的组合物，其特征是结构定向剂是二丙胺、二异丙胺、氢氧化四丁铵、氢氧化四丙铵、二戊胺、三戊胺或三丁胺。8、按照权利要求6所述的组合物，其特征是结构定向剂的量是每摩尔Al2O3为0.02-4摩尔。9、按照权利要求6所述的组合物，其特征是结构定向剂的量是每摩尔Al2O3为1摩尔。10、按照权利要求6所述的组合物，其特征是结构定向剂可被脱附。11、按照权利要求1或6所述的组合物，其特征是它还包括硅、镁、钛、钴、锡或锆的金属氧化物中的至少一种氧化物0.001-0.5摩尔。12、按照权利要求11所述的组合物，其特征是Al2O3、P2O5和金属氧化物形成氧化物晶格。13、按照权利要求1或6所述的组合物，其特征是在组合物加热到至少600℃后，X-射线粉末衍射花样的特性是在用铜K-阿尔法幅射法测定的双-西塔值小于40度的条件下，其间距d的值基本上如表1所示。14、按照权利要求11所述的组合物，其特征是氧化硅是烟化硅石、含水胶体硅石、正硅酸四乙酯或它们的混合物。15、一种制备具有三维微孔晶体骨架结构的晶体磷酸铝组合物的方法，其母体混合物的化学组分依其氧化物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克E戴维斯，马丽亚德尔孔苏埃洛蒙特斯迪科雷亚，胡安M加尔塞斯，卡洛斯H萨尔达里亚加，
申请(专利权)人：唐化学原料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]