[发明专利]一种多级孔AFI结构磷酸铝分子筛的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多级孔AFI结构磷酸铝分子筛的制备方法，具体地涉 及一种大孔、介孔和微孔复合的多级孔AFI结构磷酸铝分子筛的合成方法。

背景技术

AFI结构磷酸铝分子筛(http://www.iza-structure.org/databases/) 具有一维椭圆十二元环直孔道，孔径尺寸为0.73nm×0.73nm，该分子筛 具有较好的催化和分离性能。

专利CN1388062A中公开了一种AFI结构铬磷铝分子筛的合成方法，该 方法主要是将铬原子引入到AFI结构分子筛骨架中，该分子筛可被应用于 环烷基或环烯基过氧化物分解中。LiBaojun(NewJ.Chem.,2014,38, 3078—3083)报道了一种多级孔AFI结构分子筛的合成方法，并将其应用 于催化反应中。DannyVerboekend(Chem.Mater.2014,26,4552-4562) 报道了利用酸或碱液对AFI晶体进行改性，以制备多级孔AFI结构分子筛 的方法。然而，上述方法均是在水热或醇热的条件下合成，有些过程还需 加入强酸或强碱性溶剂。分子筛晶化过程在高压下进行，反应设备投资大， 工艺复杂，操作困难；分子筛晶化过程需要使用有机模板剂，价格昂贵， 很难回收，合成成本高；晶化结束后，需要过滤洗涤分子筛产品，含磷酸 和有机模板剂、表面活性剂及有机醇等的反应废液无法回收，直接排放后 对环境造成严重污染和危害。

离子热合成方法是一种新型的分子筛合成方法，它是采用离子液体或 低温共熔盐为反应介质或同时作为模板剂的一种合成方法，离子液体是一 种熔点在室温附件的低温熔融盐。与传统的分子型溶剂相比，离子液体是 完全由阴阳离子构成的，其具有如下特性：离子液体蒸汽压几乎为零，是 不挥发性液体；离子液体具有良好的导电性能；离子液体溶解性可以调节， 对极性化合物和非极性化合物都有很强的溶解能力；离子液体结构种类繁 多。基于离子液体的上述特性，离子热合成分子筛具有诸多优点，如：分 子筛合成反应可在敞口的常压容器中进行；在合成新型结构和组成的分子 筛方面具有极大的潜力；合成条件温和；离子液体可回收，可重复利用， 环境友好。

目前已经有许多关于离子热法合成分子筛的文献和专利报道。MorrisR E等人利用离子热法已经合成出多种磷酸铝，如：SIZ-3(AEL结构)、SIZ-4 (CHA结构)，SIZ-7(SIV结构)SIZ-8(AEI结构)、SIZ-9(SOD结构)等。 田志坚等人在中国专利CN100363260C中公开了一种SAPO-11分子筛合成方 法，该方法可以在常压或较低蒸汽压力下进行，反应装置无须使用高压容 器，过程经济性强，而且操作安全方便，同时离子液体可以回收，合成成 本低，合成过程无酸碱排放，环境友好。CN1850606A中公开了一种离子热 合成磷酸铝或磷酸硅铝分子筛的方法，这种方法用离子液体作为反应介质， 添加有机胺作为辅助模板剂控制分子筛的晶化过程，从而提高目的产物的 选择性。CN100410172C中公开了微波加热合成磷酸铝分子筛的方法，这种 方法采用离子热的合成方法，同时以微波辐射作为加热方式，克服了常规 磷酸铝分子筛水热合成过程中水热高压过程、分子筛晶化时间长等缺点。 CN103318906公开了一种多孔氧化铝支撑的具有AFI结构的分子筛膜的制 备方法。DamienYK(SolidStateSciences25(2013)63)报道了利用 离子热合成的方法制备具有片状形貌的AFI结构分子筛。由于多级孔复合 分子筛材料，潜在的应用价值，目前多级孔分子筛的合成，仍然是重要的 研究方向之一。然而，迄今为止，多级孔分子筛的制备方法尚不完善，亦 无离子热合成多级孔AFI结构磷铝分子筛的报道。

AFI结构磷酸铝分子筛为十二元环微孔分子筛，孔径尺寸为0.73nm× 0.73nm。在微孔分子筛体系中引入介孔和大孔，制得多级孔复合分子筛， 更有利于反应物和产物的吸附和扩散，进而提高该类分子筛的催化性能。 本发明通过离子热合成法将大孔和介孔引入AFI结构磷酸铝分子筛体系中， 制备多级孔复合AFI结构磷铝分子筛，该类材料包含微孔、介孔和大孔， 可用于催化和吸附分离领域。

发明内容