【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于材料，尤其涉及一種afr結構磷酸鋁分子篩及其合成方法和應用。
技術介紹
1、分子篩是一類具有規則孔道結構的無機固體材料，廣泛應用于催化、吸附分離、離子交換等領域。磷酸鋁分子篩(alpos)是分子篩中的重要成員，源于1982年美國聯合公司(union?carbide?corp)。憑借其豐富的孔道結構，可調的孔尺寸以及優異的水熱穩定性，中性骨架的alpo分子篩在氣體吸附分離、吸附式熱泵和制冷材料等領域都有著不錯的表現。alpo分子篩結構是由四面體[alo4]和[po4]通過氧原子橋交替連形成的三維網絡，因此alpo分子篩的al/p原子比通常為1，骨架不具備酸性。
2、目前，文獻報道的alpo-40(afr構型，12/8/6/4元環)合成方法需要四丙基氫氧化銨(tpaoh)、四丙基溴化銨(tpabr)和四甲基氫氧化銨(tmaoh)三種模板劑(j.p.lourenco,m.f.ribeiro,f.r.ribeiro,et?al.,synthesis,characterization,and?catalyticproperties?of?alpo4-40,coapo-40,and?znapo-40,zeolites,1997,18,398-407)，且需要較長的晶化時間，晶化體系不穩定，實驗重復性較差，難以獲得高品質的alpo-40產品。相較于alpo-40，具有磷酸硅鋁組成的sapo-40(afr構型)更加穩定，可以用于甘油脫水等領域(a.fernandes,m.filipa?ribeiro?and?j.p.g
技術實現思路
1、鑒于此，本專利技術提供了一種afr結構磷酸鋁分子篩及其合成方法和應用，主要目的是解決分子篩合成周期長、產品質量不穩定的問題。
2、一方面，本專利技術提供了一種afr結構磷酸鋁分子篩的合成方法，所述方法包括以下步驟：
3、s1：將鋁源、水、磷源、模板劑sda和物質a混合，得到初始凝膠；其中，sda為四丙基銨化物，物質a為晶種和/或氫氟酸；
4、s2：步驟s1中的所述初始凝膠在密閉條件下晶化，得到具有afr結構的磷酸鋁alpo-40分子篩原粉；
5、其中，所述初始凝膠中的鋁源、水、磷源、模板劑sda、氫氟酸、晶種的混合比例為：
6、al2o3：h2o：p2o5：sda：hf＝0.5～1.5：10～120：0.5～1.5：0.25～2.0：0～1.0，以摩爾比計；
7、所述晶種的加入量為所述初始凝膠中al2o3與p2o5總質量的0～20wt％；且氫氟酸和晶種至少添加一種。
8、本專利技術人在研究合成alpo-40分子篩時發現在上述初始凝膠體系下hf比較傾向于導向alpo-40分子篩的二級結構sti，晶種同樣具有上述導向作用且導向能力比hf更強更專一。
9、本專利技術在鋁源、水、磷源、模板劑sda的基礎上再加入氫氟酸和晶種的方式包括以下三種：
10、(1)只加入氫氟酸，不加晶種；
11、(2)只加入晶種，不加入氫氟酸；
12、(3)加入氫氟酸和晶種。
13、可選地，步驟s1中，所述物質a為晶種時，所述初始凝膠中的鋁源、水、磷源、模板劑sda和共模板劑co-sda的摩爾比為：
14、al2o3：h2o：p2o5：sda：co-sda＝0.5～1.5：10～120：0.5～1.5：0.25～2.0：0～2.0；
15、其中，co-sda為不同于sda的有機胺試劑；
16、鋁源的摩爾數以al2o3的摩爾數計，水的摩爾數以h2o自身的摩爾數計，所述磷源的摩爾數以p2o5的摩爾數計，模板劑sda的摩爾數以sda自身的摩爾數計，共模板劑co-sda的摩爾數以其自身的摩爾數計；
17、所述晶種的加入量為所述初始凝膠中al2o3與p2o5總質量的1～20wt％。
18、可選地，所述晶種的加入量在所述初始凝膠中al2o3與p2o5總質量的中的質量含量選自1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％中的任意值或任意兩者之間的范圍值。
19、可選地，所述晶種的加入量在所述初始凝膠中al2o3與p2o5總質量的中的質量含量為5～20wt％。
20、可選地，所述晶種選自alpo-40晶種。
21、可選地，步驟s1中，所述模板劑sda選自四丙基氫氧化銨、四丙基溴化銨、四丙基氯化銨、四丙基碘化銨以及四丙基氟化銨中的至少一種。
22、可選地，步驟s1中，所述模板劑sda為四丙基氫氧化銨時，所述初始凝膠中的鋁源、水、磷源和模板劑sda的摩爾比為：
23、al2o3：h2o：p2o5：sda＝0.5～1.5：10～120：0.5～1.5：1.0～2.0。
24、即當sda為tpaoh且摩爾比不低于1.0時，co-sda可以不加入。
25、可選地，步驟s1中，所述模板劑sda為四丙基溴化銨、四丙基氯化銨、四丙基碘化銨以及四丙基氟化銨中的至少一種時，所述初始凝膠中的鋁源、水、磷源、模板劑sda以及共模板劑co-sda的摩爾比為：
26、al2o3：h2o：p2o5：sda：co-sda＝0.5～1.5：10～120：0.5～1.5：0.25～2.0：0.5～2.0。
27、即當sda選自tpacl、tpabr、tpai、tpaf中的一種或多種組合時，co-sda的摩爾比不低于0.5。
28、可選地，步驟s1中，所述共模板劑co-sda選自二甲胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺、丙胺、二丙胺、三丙胺、二異丙胺、正丁胺、嗎啉、哌嗪、四甲基乙二胺、環己胺、環己亞胺、二乙醇胺以及1-[2-(2-羥基乙氧基)乙基]哌嗪中的至少一種。
29、可選地，步驟s2中，所述晶化的溫度為120～200℃，所述晶化的時間為1～24h，所述晶化的方式為動態或靜態。
30、可選地，步驟s1中，所述鋁源、所述水、所述磷源和所述模板劑sda預混合，攪拌1～3h，得到混合物i；所述混合物i再與所述晶種和所述共模板劑co-sda混合，攪拌1～3h，得到初始凝膠。
31、可選地，步驟s1中，所述物質a為氫氟酸時，所述初始凝膠中的鋁源、水、磷源、模板劑sda和氫氟酸的摩爾比為：
32、al2o3：h2o：p2o5：sda：hf＝0.5～1.5：10～120：0本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種AFR結構磷酸鋁分子篩的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種AFR結構磷酸鋁分子篩的合成方法，其特征在于，步驟S1中，所述物質A為晶種時，所述初始凝膠中的鋁源、水、磷源、模板劑SDA和共模板劑co-SDA的摩爾比為：
3.根據權利要求2所述的一種AFR結構磷酸鋁分子篩的合成方法，其特征在于，所述晶種選自AlPO-40晶種；
4.根據權利要求2所述的一種AFR結構磷酸鋁分子篩的合成方法，其特征在于，步驟S1中，所述模板劑SDA為四丙基氫氧化銨時，所述初始凝膠中的鋁源、水、磷源和模板劑SDA的摩爾比為：
5.根據權利要求2所述的一種AFR結構磷酸鋁分子篩的合成方法，其特征在于，步驟S1中，所述模板劑SDA為四丙基溴化銨、四丙基氯化銨、四丙基碘化銨以及四丙基氟化銨中的至少一種時，所述初始凝膠中的鋁源、水、磷源、模板劑SDA以及共模板劑co-SDA的摩爾比為：
6.根據權利要求2所述的一種AFR結構磷酸鋁分子篩的合成方法，其特征在于，步驟S1中，所述共模板劑co-SDA選自二甲胺
7.根據權利要求1所述的一種AFR結構磷酸鋁分子篩的合成方法，其特征在于，步驟S1中，所述物質A為氫氟酸時，所述初始凝膠中的鋁源、水、磷源、模板劑SDA和氫氟酸的摩爾比為：
8.根據權利要求7所述的一種AFR結構磷酸鋁分子篩的合成方法，其特征在于，所述晶種的加入量為所述初始凝膠中Al2O3與P2O5總質量的1～20wt％；所述晶種選自AlPO-40晶種；
9.一種AFR結構磷酸鋁分子篩，其特征在于，所述分子篩是采用權利要求1～8任一項所述的方法合成的AlPO-40分子篩。
10.權利要求1～8任一項所述的方法合成的分子篩或權利要求9所述的分子篩在吸附蓄熱材料、熱泵材料、制冷材料或氣體吸附分離中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種afr結構磷酸鋁分子篩的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種afr結構磷酸鋁分子篩的合成方法，其特征在于，步驟s1中，所述物質a為晶種時，所述初始凝膠中的鋁源、水、磷源、模板劑sda和共模板劑co-sda的摩爾比為：
3.根據權利要求2所述的一種afr結構磷酸鋁分子篩的合成方法，其特征在于，所述晶種選自alpo-40晶種；
4.根據權利要求2所述的一種afr結構磷酸鋁分子篩的合成方法，其特征在于，步驟s1中，所述模板劑sda為四丙基氫氧化銨時，所述初始凝膠中的鋁源、水、磷源和模板劑sda的摩爾比為：
5.根據權利要求2所述的一種afr結構磷酸鋁分子篩的合成方法，其特征在于，步驟s1中，所述模板劑sda為四丙基溴化銨、四丙基氯化銨、四丙基碘化銨以及四丙基氟化銨中的至少一種時，所述初始凝膠中的鋁源、水、磷源、模板劑sda以及共模板劑co-sda的摩爾比為：
6.根據權利要求2所述的一種afr結構磷...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李卓成，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，
類型：發明
國別省市：
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