[發明專利]一種具有ATS骨架結構的磷酸硅鋁分子篩及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810913857.0
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN110817898B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 劉曉娜;郭鵬;田鵬;劉中民
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C01B37/08
• 分類號: C01B37/08;C01B39/54;B01J29/85
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 楊曉云

本申請公開了一種具有ATS骨架結構的磷酸硅鋁分子篩，所述分子篩的無水化學組成如式I所示：kF·mR·(Si_xAl_yP_z)O₂；其中，F代表氟離子，R代表4?吡咯烷基吡啶。所述分子篩的制備方法簡單，在不引入晶種的情況下直接合成，制備得到的分子篩可用于酸催化反應。

技術領域

本申請涉及一種具有ATS骨架結構的磷酸硅鋁分子篩及其制備方法和應用，屬于分子篩合成領域。

背景技術

1982年，美國聯合碳化物公司(UCC)開發了一系列由PO₂⁺和AlO₂^-四面體共頂點連接構成的具有規則孔道或者籠狀結構的磷酸鋁分子篩AlPO。隨后在1984年，Si原子同晶取代P和Al，合成出了另一系列的磷酸硅鋁分子篩SAPO。此后，許多過渡元素，如V、Ti、Mn、Co、Fe、Zn等相繼通過同晶取代的方式被引入磷酸鋁分子篩骨架。AlPO分子篩骨架是電中性的，Si原子及其它雜原子的引入使得骨架呈電負性，因此焙燒之后的SAPO/MeAPO分子篩具有質子酸位，從而使得SAPO/MeAPO分子篩在工業催化和氣體吸附分離等具有實際應用價值。

SAPO分子篩結構種類多種多樣，其中，大孔SAPO分子篩具有獨特的吸附和催化特性。ATS骨架結構的SAPO分子篩由雙之字形鏈相互連接而成，構成了一維12元環孔道結構，孔徑為0.75*0.65nm，并且由于其孔道中存在側口袋，其孔道中最大尺寸為1.01*0.92nm。

文獻或專利報道了一系列具有ATS骨架結構的AlPO/MeAPO/SAPO分子篩的合成及其應用(Zeolites,1993,13,166-169；Chem.Mater.2003,15,3643-3649；Chem.Commun.,1996,1373-1374；J Porous Mater,2009,16,419-427；USP5370851)。

其中，目前技術中使用一些特殊方式(例如引入一定量具有ATS結構的MeAPO分子篩作為晶種)可以合成具有ATS結構的SAPO分子篩，但是其合成過程較為復雜，且合成的ATS-SAPO分子篩有些還含有一些雜相。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供了一種具有ATS骨架結構的磷酸硅鋁分子篩，該分子篩純度高，可用于吸附分離和酸催化反應。

本發明首次在不引入晶種的情況下直接合成高純度的具有ATS骨架結構的磷酸硅鋁分子篩，所述分子篩的無水化學組成為：kF·mR·(Si_xAl_yP_z)O₂；其中，F代表氟離子，R代表4-吡咯烷基吡啶。該ATS-SAPO分子篩可以用于吸附分離和酸催化反應。

所述具有ATS骨架結構的磷酸硅鋁分子篩，其特征在于，所述分子篩的無水化學組成如式I所示：

kF·mR·(Si_xAl_yP_z)O₂ 式I

其中，F代表氟離子；

R代表4-吡咯烷基吡啶；

k代表每摩爾(Si_xAl_yP_z)O₂對應氟離子F的摩爾數，k＝0.00～0.05；

m代表每摩爾(Si_xAl_yP_z)O₂對應模板劑R的摩爾數，m＝0.01～0.15；

x、y、z分別表示Si、Al、P的摩爾分數，其范圍分別是x＝0.02～0.30，y＝0.2～0.50，z＝0.2～0.50，且x+y+z＝1。