[发明专利]具有有机无机杂化环的亚磷酸铝微孔晶体材料及合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及分子筛的合成与结构，具体是有有机无机杂化环的亚磷酸铝微孔晶体材 料(NKX-10)及其合成方法。

技术背景

自2001年Harrison小组报道首次通过水热方法合成有机模板的一维链状亚磷酸锌 ^[1]，关于亚磷酸锌新材料和其他含有过渡金属原子及主族元素的亚磷酸盐新材料报道屡 见不鲜。包括一维链状，二维层状、三维网络结构等；三维骨架结构中的孔径从小的4 元环到大的24元环。而含有铝原子的亚磷酸盐的报道很少，只有两个一维^[2]，三个三维 亚磷酸铝^[3]，以及还有铝原子的亚磷酸铝锌^[5]材料，而这些亚磷酸盐中只有三个材料的 骨架结构中是有机模板剂来平衡骨架电荷的。此外研究发现将氟应用于纯铝的亚磷酸盐 材料，不仅可以增加微孔材料单晶的长成，而且还有可能产生新的结构。本发明申请一 种利用氟来合成的具有有机无机杂化环的亚磷酸铝微孔晶体材料及其合成方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的具有有机无机杂化环的亚磷酸铝微孔晶体材料(简称为 NKX-10)及其制备方法。它具有铝金属元素的亚磷酸盐微孔晶体材料，具有三维的由 有机无机杂化环组成的空间网状结构，其将在吸附、催化、离子交换、气体分离等方面 有广泛的应用。

本发明所申请的有有机无机杂化环的亚磷酸铝微孔晶体材料(简称为NKX-10)，其 x射线粉末衍射图具有如下特征衍射峰(如图1所示)：

所述的有有机无机杂化环的亚磷酸铝微孔晶体材料NKX-10，根据单晶解析和元素 分析结果，其化学组成可表示为C₃₂H₁₂₀Al₈N₁₆O₅₆P₁₆，属于正交晶系，空间群为P2₁2₁2， 其晶胞参数为α＝90°，β＝90°，γ＝90°。 NKX-10的不对称结构单元由32个晶体学独立的非氢原子组成(图2)。每个Al原子都 是与六个氧原子配位形成AlO₆八面体，每个AlO₆八面体与相邻的AlO₆八面体共用处 于顶点上的氧原子，这样的连接构成了沿[100]方向的无限Al-O-Al链；在沿Al-O-Al方 向上，哌嗪分子上的N-H基团分别与无机亚磷酸铝长链上的两个O原子之间存在氢键 作用，形成了有机无机杂化环，沿着与Al-O-Al长链近似垂直的方向排列成网状结构。(图 3)此网状结构阵列随着无机链的延伸和排列形成NKX-10的空间网状结构。(图4)

本发明的制备方法包括如下步骤：

将铝源、磷源、氟源、有机模板剂和水混合均匀，在室温下搅拌2～3小时，制成均 匀的混合物，并于140-160℃自生压力下水热晶化4～6天(带有聚四氟乙烯内衬的不锈 钢反应釜中)，所得晶体用蒸馏水洗涤并抽滤，在80℃下干燥后得到目标产品。所得到 的产物为结晶良好尺寸均匀的针状晶体。

所述的磷源与铝源的比例为1.0-2.0，有机模板剂与铝源的比例为1.0～2.0，水与磷源 的比例为50～100，氢氟酸于铝源的比例为：1.0-2.0。

所述的铝源为拟薄水铝石或氢氧化铝。

所述磷源为固体亚磷酸，氟源为40％氢氟酸。

所述有机模板剂为无水哌嗪或六水哌嗪。

本发明所得产物为具有有机无机杂化环的亚磷酸铝微孔晶体材料NKX-10，将产生 新的广泛应用。

附图说明

图1是本发明分子筛的x射线粉末衍射图。

图2是该分子筛的不对称结构单元图。

图3是该分子筛的沿c轴方向上的网状结构。

图4是随着无机链的延伸和排列形成在b轴方向上形成的NKX-10的空间网状结构。

具体实施方式