[发明专利]一种金属掺杂EDI型磷酸锌分子筛及其合成方法

说明书

本发明公开了一种金属掺杂EDI型磷酸锌分子筛，其为金属掺杂的磷酸锌双金属原子分子筛结构，形状为块状，本发明还公开了一种金属掺杂EDI型磷酸锌分子筛的合成方法，采用水热/溶剂热法，以亚磷酸为磷源，乙酸锌为锌源，分别掺杂铁钴镍盐离子，1,2‑丙二胺为有机模板剂，异丁醇和去离子水为混合溶剂，按照一定的摩尔比例，在磁力搅拌下混合均匀，得到凝胶，装入25ml聚四氟乙烯内衬水热反应釜中，于180℃自生压力下晶化3～7天，得到不同离子掺杂EDI构型的磷酸锌分子筛，该方法为合成EDI型磷酸锌分子筛材料的掺杂提供了一种新的合成方法，合成出具有EDI构型的不同金属掺杂的磷酸锌分子筛，不含有其它杂质相，三种不同金属掺杂的磷酸锌EDI分子筛具有反铁磁特性。

技术领域

本发明属于磷酸锌分子筛制备的技术领域，尤其涉及一种金属掺杂EDI型磷酸锌分子筛及其合成方法。

背景技术

分子筛指的是具有规则纳米孔道或笼结构的无机微孔晶体材料。从结构上来看，分子筛骨架的基本结构单元为TO₄四面体(T＝Si、Al等)，T原子之间通过氧桥键相互连接构筑成具有特定笼或微孔的结构。分子筛广泛应用于石油炼制、石油化工、精细化工和日用化工等与能源和环境密切相关的领域，而且在功能材料组装及药物嵌入等方面也表现出广阔的应用前景。随着科技的发展，分子筛在微电子器件、光学、医学等一些新兴领域中的应用也被逐步开发出来。因此，沸石分子筛材料的制备已经成为当前的研究热点之一。

随着分子筛合成技术的发展，许多硅铝以外的其他元素也被作为分子筛的骨架构成元素，如磷酸盐等，自1982年，U.C.C.公司的科学家Wilson S.T.等成功的合成与开发出了一个全新的分子筛家族—磷酸铝分子筛，经过二十多年的发展，磷酸铝材料已发展成为无机微孔材料家族的重要分支，极大地丰富了无机微孔化合物的结构和组成化学。由于磷酸铝分子筛具有良好的骨架结构和热稳定性除了广泛被人们所关注的磷酸铝外，磷酸锌家族已经成为磷酸盐微孔化合物中第二大家族，磷酸锌分子筛无机骨架由ZnO₄和PO₄严格交替连接而成，如ABW、SOD、EDI、CHA、GIS、THO和CZP等。近几年来，人们对其进行了取代及掺杂以突破其局限性，在催化、光学、电学、磁学等方面可能发挥独特的作用。金属掺杂取代的磷酸锌分子筛中的锌，合成其它金属磷酸盐分子筛对该分子筛的催化、吸附和光电磁学等性质有很大的影响。随着越来越多的分子筛被合成出来以及应用到生活中各个领域，目前，作为分子筛家族一员EDI分子筛的掺杂及改性方面却鲜有报道。如何控制金属取代的磷酸锌EDI分子筛仍旧面临很大的挑战。制备金属掺杂的磷酸锌EDI分子筛也就成了本领域函待解决的关键问题之一。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种金属掺杂EDI型磷酸锌分子筛及其合成方法，合成的EDI型磷酸锌分子筛不含有其它杂质相，并具有反铁磁特性。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种金属掺杂EDI型磷酸锌分子筛，其为金属掺杂的磷酸锌双金属原子分子筛结构，形状为块状。

其中，Fe掺杂的磷酸锌晶体粒度大小为100um，Co和Ni掺杂的磷酸锌晶体粒度大小为30um。

本发明还提供一种金属掺杂EDI型磷酸锌分子筛的合成方法，包括以下步骤：

S10：将锌源和水混合，分别加入相对应的铁盐、钴盐和镍盐，磁力搅拌0.5h，加入有机溶剂，继续搅拌0.5h，向溶液中加入磷源，继续搅拌1h～3h后，加入模板剂1,2-丙二胺，最后搅拌1～2h，形成反应初始混合物并得到溶胶；

S20：将步骤S10得到的溶胶静置0.5h，装入25ml聚四氟乙烯反应釜中，置于烘箱中进行晶化，将固体产物分离、洗涤、干燥，得到金属掺杂EDI型分子筛，所得到的产物为三种不同掺杂原子的晶体。

优选的，所述锌源为乙酸锌或氯化锌，以Zn计；所述有机溶剂为异丁醇或异丙醇；所述磷源为固体亚磷酸；