[發明專利]在低共熔混合物中制備磷酸鋁分子篩的方法

無效

• 申請號: 200910074945.7
• 申請日: 2009-07-18
• 公開（公告）號: CN101602513A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 劉雷;李西平;徐紅;李晉平;董晉湘
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C01B39/54
• 分類號: C01B39/54;C01B37/04
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司
• 代理人: 龐建英

技術領域

本發明在低共熔混合物中制備磷酸鋁分子篩的方法，屬于無機化學合成領域。具體來講涉及一種以低共熔混合物作為反應溶劑和模板劑來制備磷酸鋁分子篩的方法。

背景技術

離子液體熱合成法是2004年由英國St?Andrews大學的RussellMorris教授課題組報道的一種新的無機晶體材料合成方法，該方法與傳統的溶劑熱方法不同，其特點是在合成體系中離子液體不僅僅是溶劑，而是即是溶劑又是模板劑，離子液體熱合成法將無機晶體材料的合成帶到了一個完全嶄新的領域，因而受到人們的高度重視。

金屬磷酸鹽類分子篩具有傳統沸石的結構和性能，在吸附、離子交換和催化等領域具有潛在的應用價值，其合成一直受到廣泛關注。本課題組已經采用具有離子液體特性的季銨鹽與有機酸反應獲得低共熔混合物，簡稱DES，作為溶劑兼模板劑制備出磷酸鋯晶體材料，已申報中國專利。磷酸鋁分子篩是組成和拓撲結構最為豐富的一類，自1982年Wilson報道了磷酸鋁分子篩以來，大量的具有一維鏈狀、二維層狀和三維空曠骨架結構的磷酸鋁化合物相繼被合成出來。通常這些磷酸鋁分子篩是以有機胺或銨鹽作為結構導向劑經由水熱或溶劑熱合成途徑實現的，有機胺或銨鹽和反應溶劑對最終產物的晶體結構和形貌特征具有重要的影響。

然而，目前用于離子熱反應主要集中于咪唑基類離子液體以及尿素或羧酸與季銨鹽復配而成的離子型低共熔混合物。但是對于磷酸鋁分子篩，尿素(或尿素類衍生物)類的低熔點混合物在高溫時可以分解出氨或有機胺；而羧酸類的低溶混合物具有較強的酸性，往往需要加入有機胺來調節體系的酸堿性，這種“額外”的有機胺具有很強的模板作用，致使體系中的季銨鹽組分的模板作用得不到發揮，限制了可能的磷酸鋁分子篩的生成。

發明內容

本發明在低共熔混合物中制備磷酸鋁分子篩的方法，目的在于公開一種在低共熔混合物(DES)中，由醇類和季銨鹽復配而成，作為反應溶劑和模板劑來制備磷酸鋁分子篩的方法的技術方案。

本發明在低共熔混合物中制備磷酸鋁分子篩的方法，其特征在于，是一種醇類和季銨鹽復配而成的低共熔混合物，作為反應溶劑和模板劑來制備磷酸鋁分子篩的方法，其具體步驟為：

I、低共熔混合物DES制備：

將醇類化合物和季銨鹽置于研缽中進行充分地研磨，然后置于燒杯中在120～130℃下進行加熱，直至變成透明的液體，冷卻至室溫后變成白色固體，便可以應用于反應；所選取的醇類化合物包括季戊四醇或新戊二醇；季銨鹽類化合物包括甲哌嗡、四甲基溴化銨或氯化膽堿；所述的醇類和季銨鹽的復配比例在0.5-2.0；

II、將步驟I中所制備的低共熔混合物DES、異丙醇鋁{Al[OCH(CH₃)₂]₃}、磷源和氫氟酸(HF)依次加入到帶聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應釜內進行反應，密封反應釜，放置于溫度控制在130-200℃的烘箱中，反應2-7天，取出反應釜，在室溫下冷卻；所述磷源為正磷酸(H₃PO₄)或磷酸三丁酯[(C₄H₉O)₃PO]；其所述反應的原料摩爾比為HF∶Al[OCH(CH₃)₂]₃∶P₂O₅∶DES＝(0-3.0)∶1∶(0.5-2.5)∶(20-60)；

III、將步驟II反應完畢后的反應釜取出，冷卻至室溫，取出晶化產物，用乙醇進行洗滌、過濾、干燥，即得到磷酸鋁分子篩的產品。

本發明所合成的磷酸鋁分子篩的產品X射線粉末衍射分析是在日本理學電機X射線衍射儀XRD，Rigaku?Mini?Flex上進行檢測，測試條件：銅靶，Kα射線，工作電壓30kV，工作電流15mA，步長為0.01°，掃描范圍2θ＝5°～40°，掃描速度為1°/min，樣品經過仔細研細壓片后測試。

本發明的在低共熔混合物中制備磷酸鋁分子篩的方法的優點在于：

I、與傳統的溶劑熱合成方法相比，所使用的低共熔混合物在磷酸鋁分子篩的合成中同時作為溶劑和模板劑。

II、所使用的低共熔混合物由高熔點醇類如季戊四醇或新戊二醇與季銨鹽復配而成，具有離子液體所表現出來的物化性能，