[發明專利]EMM-8磷酸鋁分子篩制備方法及其用途

在審

• 申請號: 202110081019.3
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112850735A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 許閩;劉章麗;淮秀蘭;李勛鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: C01B37/08
• 分類號: C01B37/08;C01B39/54;B01J20/02;B01J20/30;C09K5/00
• 代理公司: 北京鍾維聯合知識產權代理有限公司 11579
• 代理人: 原春香

本發明提供了一種EMM?8磷酸鋁分子篩及其制備方法，并涉及該EMM?8磷酸鋁分子篩的用途，可用于低溫下實現吸附蓄熱、熱泵和制冷的用途。本發明提供的EMM?8磷酸鋁分子篩以4?DMAPy(4?二甲氨基吡啶)為模板劑，HF為礦化劑，用常規分子篩合成所采用的磷源和鋁源作為原料，在水熱條件下合成。合成后的分子篩在550～600℃空氣中焙燒6小時去模板，去模板之后的分子篩進行不同溫度、不同分壓下的水吸附測試，得到不同溫度下的吸附等溫線。根據這些吸附等溫線進行熱力學計算，評價其蓄熱能力、熱泵性能和空調及冰箱制冷性能。

技術領域

本發明屬于吸附式蓄熱、熱泵及制冷領域，涉及一種EMM-8磷酸鋁分子篩及其制備方法，并涉及該EMM-8磷酸鋁分子篩的用途，更具體地涉及EMM-8磷酸鋁分子篩作為吸附式蓄熱材料、熱泵材料及制冷材料的用途。

背景技術

由于傳統化石能源的大量廣泛使用，我們面臨著嚴峻的能源與環境問題，對低品位余熱和可再生能源的需求越來越大。但這些能源形式往往存在著利用率低、間歇性波動性的缺點，因此對蓄熱儲能提出了更高的要求。主要的蓄熱方式有顯熱、潛熱和熱化學三種。熱化學蓄熱與其他蓄熱方式相比，具有明顯的優勢：蓄熱密度大、熱損失小、適合長期儲存、兼具熱泵和制冷功能。

吸附式蓄熱是一種重要的熱化學蓄熱方式，該方式利用吸附式熱變換器實現熱量的儲存和轉換。其中，提供有效能量儲存的吸附材料關乎到整個吸附系統的熱轉化效率，對吸附式蓄熱性能起決定性作用，因此開發高性能吸附材料是吸附蓄熱技術推廣所必須的。

主要的吸附材料有硅膠、活性炭、分子篩和金屬有機骨架材料(MOF，MetalOrganic framework)等，其中硅膠和活性炭吸附量低，要求較高的吸附壓力，能量轉化效率也低；MOF材料成本高，實際應用目前經濟上不可行；分子篩材料水熱穩定性強、化學穩定性高、孔隙大、孔徑可調，制備也比較簡單，因此在實際應用中是最具前景的。

作為成功商業化并推廣應用的分子篩吸附材料，已經報道的AQSOA-Z01(FAPO-5，AFI型)和AQSOA-Z02(SAPO-34，CHA型)分子篩在小于100℃的脫附溫度下呈現出相對優良的熱泵和制冷性能。然而，AQSOA-Z02的最優熱泵系數要求脫附溫度高于92℃，最優制冷系數要求脫附溫度在80℃以上，對能量品位要求較高，因此不適合較低品位能量的應用。同時，AQSOA系列材料的水蒸氣吸附量較小，AQSOA-Z01在全壓范圍內的吸附量不足0.2g/g，因此這兩種材料的蓄熱密度較低，在蓄熱應用時材料填充體積大，設備龐大，不適合緊湊空間的蓄熱需求。因此，對于低品位余熱和可再生能源的高效利用，需要開發實現高蓄熱密度、高性能系數的新型綠色環保、成本低且制備過程簡單的吸附劑。

發明內容

針對現有商業吸附材料對能量品位要求高，不適合較低品位能量的應用，且水蒸氣吸附量低，蓄熱密度低，水熱穩定性、蓄熱能力、熱泵性能、空調制冷性能不足等缺點和不足，本發明提供了一種EMM-8磷酸鋁分子篩及其制備方法，并涉及該EMM-8磷酸鋁分子篩作為吸附式蓄熱材料、熱泵材料及制冷材料的用途。

本發明為實現其技術目的所采用的技術方案為：

一種EMM-8磷酸鋁分子篩的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

SS1.將去離子水、鋁源、磷源、HF(氫氟酸)、4-DMAPy(4-二甲氨基吡啶)進行混合，得到分子篩初始凝膠混合物，所述分子篩初始凝膠混合物中P₂O₅、Al₂O₃、HF、4-DMAPy、H₂O的摩爾配比滿足1～5:1～5:0.5～5:2～5:5～40，其中，4-DMAPy作為分子篩的模板劑，HF作為分子篩的礦化劑，磷源和鋁源均作為分子篩的主原料；

SS2.將步驟SS1所得分子篩初始凝膠混合物裝入高壓合成釜，密封，升溫到170～180℃，在自生壓力下晶化3～4天；