[发明专利]一种名为NPS-2的磷硅分子筛材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种名为NPS‑2的磷硅分子筛材料，晶体结构为类MTN分子筛，其中硅/磷原子比为100～5。本发明同时提供该材料制备方法，利用廉价易得的磷源，硅源和有机胺为反应物，通过化学法剥离层状前体，进而气相晶化，制备出了一种具有类MTN结构的磷硅分子筛材料。该磷硅分子筛材料是一种仅有磷氧四面体和硅氧四面体为结构单元构成的全新骨架的分子筛材料。该材料有诸多优点，可以经工业化大量生产。发明方法模板剂用量少，适用于工业化大量生产、且成本低、基本没有环境污染。

技术领域

本发明涉及一种名为NPS-2的磷硅分子筛材料及其制备方法。

背景技术

化学工业中80％以上的过程涉及催化技术,尤其对于炼油与石化工业,催化剂更是不可或缺,而沸石分子筛是其中重要一员。比如，仅作为炼油中催化裂化(FCC)催化剂一项,沸石分子筛催化剂的销售额就占全球催化剂的18.5％。

1982年，美国UOP公司首次报道了磷酸铝分子筛的合成，打破了传统分子筛的Si和Al骨架结构单元，极大的丰富并拓展了分子筛的种类以及应用领域。自此，以Si，Al和P三种元素作为骨架结构单元，具有新结构的分子筛不断地被合成和报道出来。比如用作甲醇制烯烃(MTO)的SAPO-34分子筛。然而，单纯的以Si和P两种元素作为骨架结构单元的磷硅分子筛始终未见报道。1991年，Mark E.Davis教授在一篇综述中，提出磷硅分子筛将是又一个分子筛领域的颠覆性变革，并将开创分子筛应用的新领域，而且其合成也将会是是分子筛合成领域的一个“圣杯”。这是因为P元素的引入：(1)可以改变分子筛骨架的电子结构从而产生全新的分子筛的静电场效应；(2)形成新的拓扑结构和孔道结构；(3)提高分子筛的稳定性，特别是对水热稳定性。

本专利申请提供了一种利用构造、剥离和分子筛化人工层状磷酸铵前体的方法，去设计合成了一系列具有二维超薄结构名为NPS-2的磷硅分子筛材料的磷硅分子筛材料。

发明内容

本发明的技术方案如下：

一种名为NPS-2的新型磷硅分子筛材料，晶体结构为MTN分子筛，其中硅/磷原子比为100～5。该材料晶体结构与MTN分子筛晶体结构类似。

一种制备上述新型磷硅分子筛材料的方法，其特征是它包括以下步骤：

步骤1.制备具有层状结构的层状磷酸铵前体材料：将磷酸铵、磷酸氢二铵或者磷酸二氢铵溶于水配制成磷源的水溶液；将长链有机胺溶于乙醇配制成有机胺的乙醇溶液；然后，按照磷酸铵和有机胺的质量比为1～4和溶液的体积比为4，在50℃下，将有机胺的乙醇溶液加入到磷酸铵的水溶液中；反应结束后，将上述得到的白色悬浊液抽滤并用乙醇多次洗涤白色沉淀；之后，将白色沉淀在60℃下干燥24小时，得到干燥的白色粉末，即为制备得到的具有层状结构的层状磷酸铵前体粉末材料。

步骤2.向步骤1中得到的层状磷酸铵前体粉末材料中加入磷酸和硅源的醇溶液，其中，磷酸加入的量为层状磷酸铵前体质量的10％～50％，硅源加入的量为层状磷酸铵前体质量的50％～200％，室温下搅拌形成糊状，之后放置48小时。

步骤3.向步骤2中得到糊状物加入磷源、氟化物和四烷基氢氧化铵溶液(质量分数：25％)，其加入的量分别为层状磷酸铵前体质量的10％～50％、1％～10％和50％～100％，室温下搅拌形成糊状，之后放置24小时。

步骤4.向水热釜的聚四氟乙烯内衬中加入四烷基氢氧化铵溶液(质量分数：25％)和三乙胺，其二者的加入量依次为层状磷酸铵前体质量的100～400％和100％-500％。

步骤5.将步骤3中得到的糊状物转移到步骤4的聚四氟乙烯内衬中，密封，160～200℃下水热20～72小时。之后，自然冷却至室温，过滤得到沉淀，并利用水和无水乙醇多次洗涤沉淀，在60℃下干燥24小时，得到干燥的白色粉末。