[发明专利]一种金属磷铝分子筛的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于分子筛制备技术领域，涉及一种金属磷铝分子筛的制备方法。

背景技术

分子筛，俗称沸石或沸石分子筛，最初发现的分子筛是一种具有立方晶格的 硅铝酸盐化合物，它是由SiO₄四面体和AlO₄四面体为基本结构单元，通过桥氧 连接组成中空骨架结构，在结构中含有很多孔径均匀的孔道和排列整齐的、内表 面积很大的空穴。这些微小的孔穴直径大小均匀，能把比孔道直径小的分子吸附 到孔穴的内部中来，而把比孔道直径大的分子阻隔在外，因而能把形状直径大小 不同的分子，极性不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子分离开来， 即具有“筛分”分子的作用，故称为分子筛。

20世纪40年代初，英国科学家BatTe等人首先成功地合成出沸石。此阶段 沸石多为自然界具有的含低、中硅铝比的A、X、Y、M沸石，为小孔径的硅酸 盐材料，被称为第一代分子筛。20世纪60年代，Weisz和Frilette发现合成沸石 的催化作用以来，有机添加剂被引入到合成凝胶，随之开发出了高硅、三维交叉 直通道的新结构沸石以ZSM-5为代表，称为第二代分子筛。20世纪80年代初， UCC公司S.T.Wilson等成功开发出一个全新的分子筛家族：磷酸铝分子筛，是一 类完全不含硅的微孔化合物，这在多孔材料发展史上是一个重要的里程碑。此后 的20多年，磷酸铝分子筛研究又有两大进展：其一是发展了众多Al/P<1的具有 阴离子骨架的磷酸铝微孔化合物，如目前为止国际上具有最大微孔结构的磷酸铝 JDF-20(Et₃N)₂[Al₅P₆O₂₄H].2H₂O(20元环，1.45nm×0.62nm)，第一个具有Bronsted 一酸结构的AlPO-CJB1[(CH₂)₆N₄H₃][Al₁₂Pl₃O₅₂]等，上述具有阴离子骨架结构的 三维微孔磷酸铝其结构不同于完全由AlO₄与PO₄严格交替相连而成的三维中性 骨架A1PO-n。具有阴离子骨架的磷酸铝微孔化合物之所以形成阴离子微孔骨架 且有很丰富的结构，其主要原因是由于铝氧多面体与磷氧多面体基本结构单元的 多样化，在阴离子骨架磷酸铝中可以分别由：A1O₄、A1O₅、A1O₆与P(Ob)_n(Ot)_4-n(b＝ 桥联、t＝端氧、n＝1、2、3、4)严格交替连接而形成三维微孔骨架，这类微孔化合 物由于骨架中A1O₄、A1O₅上的Ot的存在，易与模板剂非键合作用相连，因而 不易脱去模板剂分子而形成分子筛。其二是发展了大量具有微孔结构的的过渡元 素与主族元素的磷酸盐，分子筛上的骨架元素还可以被其它元素取代，如Li、B、 Mg、Cr、Mn、Fe、Co等，其中重要的如微孔磷酸锌、磷酸镓、磷酸钛、磷酸铁、 磷酸钻与镍、磷酸钒与钼等都具有非常丰富与复杂的结构。由于磷酸铝及其衍生 物的分子筛和微孔金属磷酸盐具有骨架元素种类与孔道结构的多样化，使其在吸 附分离、催化与先进材料等多方面得到应用，且在氧化还原催化，手性催化与大 分子催化反应等方面显示出重要的应用前景。

目前文献中报道的合成分子筛的方法很多，比如水热合成法、嵌入法、二次 生长法、微波法、激光烧蚀法、干粉法、蒸汽法、微重力状态下合成法、溶剂热 合成法、离子热合成法、清液法、双硅源法和氟离子法等。不同方法合成的分子 筛在结构、形貌和热性能上均有较大差异，这些都决定了合成分子筛的应用范围。 研究新的合成方法及过程是制备新型结构和性能分子筛的重要手段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种金属磷铝分子 筛的制备方法。该方法在动态条件下，将用于制备分子筛的原料和模版剂与水混 合均匀后，经过动态陈化和动态结晶制得颗粒度均匀、结晶度高的微孔分子筛。