一種稀土釓原子磷酸鋁分子篩及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術一種分子篩，是將釓原子摻入磷酸鋁分子篩中構成的骨架中含釓原子的釓原子磷酸鋁分子篩。本發(fā)明專利技術還提供了上述的一種釓原子磷酸鋁分子篩的制備方法，將調節(jié)劑與去離子水混合，加入含鋁原料，溶解形成混合溶液，將磷酸溶液倒入混合溶液中，再加入含釓元素的原料；再加入表面活性劑，再加入含氟試劑溶液，將得到的凝膠移入耐腐蝕壓力釡中反應，反應后冷卻、洗滌、離心、烘干、焙燒，即獲得稀土釓原子磷酸鋁分子篩Gd-AlPO4-5。本發(fā)明專利技術能夠將稀土元素釓摻入磷酸鋁分子篩骨架，形成稀土釓原子磷酸鋁分子篩Gd-AlPO4-5，并能制得不同結構的六角棱柱、花瓣狀、蠶繭狀、黃豆、扁豆狀形貌的釓原子磷酸鋁分子篩。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

: 本專利技術屬于化工領域，尤其涉及一種分子篩，具體來說是。
技術介紹
: 分子篩等微孔材料由于具有規(guī)則的孔道結構及大的比表面積，可應用于催化、吸附、分離、主客體化學等領域。與傳統(tǒng)的硅鋁分子篩骨架相比，磷酸鋁分子篩八1？041骨架由？04四面體和八104四面體構成，？^1等于1，骨架中正負電荷基團彼此錯開，最大限度地降低了系統(tǒng)能量，所以，骨架表現(xiàn)出較高的熱穩(wěn)定性。近年來，有關磷酸鋁分子篩的合成、表征及應用受到關注，不斷有新成果出現(xiàn)(趙曉旭等.催化學報，2010，31(1): 68-71.11(8181」，了仄0111&七0界8^1， 6七 &1.6110111 //7: ￡(1, 2010， 49，6790 - 6794.此應 111 ！！，他觀111 八仄，I 仄，3皿@ II 了.063，2011，11，4413 - 4421).純的磷酸鋁分子篩骨架因博朗斯特酸性極弱，幾乎不表現(xiàn)出催化活性，如果希望將其用作催化劑，必須在骨架中摻入其它元素。事實上，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)磷酸鋁的骨架結構比硅鋁分子篩具有更豐富的變化和多樣性。八1？04-5屬于六方結構，是磷酸鋁家族中重要的一員，主孔道是孔徑為0.73^的圓筒形孔道，穩(wěn)定性高，可塑性很強，其骨架中的八1原子和？原子可以被其他元素取代形成催化活性中心。稀土與微孔材料的結合一直是令人感興趣的課題。稀土交換的沸石已被用于石油化工領域，但這樣形成的催化材料因微孔中的稀土與沸石骨架作用較弱，在使用過程中易產生稀土流失，從而導致催化劑使用壽命縮短。若將稀土元素載入骨架并以共價鍵形式與骨架作用，就不易發(fā)生稀土流失現(xiàn)象，這對開發(fā)新型催化劑無疑是有重要意義的。然而，稀土元素金屬性較強，與分子篩骨架中的氧原子形成共價鍵在高溫固相反應中較易實現(xiàn)，在水熱條件下則較為困難，這就要求探索適宜的方法和條件使得在水熱條件下稀土元素能夠進入磷酸鋁微孔分子篩骨架。結構導向劑(模板劑，如:直鏈胺、帶支鏈的胺、環(huán)胺及銨鹽等)性質(堿度、空間結構、所帶電荷等)的不同將直接影響體系里磷酸分子中？-0?基團的成鍵能力，影響磷酸與鋁源/釓原子源試劑(或其水解產物)的縮聚反應，影響模板劑-骨架界面電荷密度，最終導致骨架組成的差異。所以，調節(jié)模板劑尺寸、電荷及反應混合物中釓原子試劑濃度，甚至采用混合模板以調節(jié)模板劑-骨架界面電荷密度和？-0?基團反應環(huán)境，有望改變分子篩骨架釓原子摻雜量。過渡金屬(包括稀土)元素在含水體系中可形成金屬水合離子，不利于雜原子進入分子篩骨架，若提高溫度則金屬離子-水(如鍵振動頻率增高，甚至脫水成裸離子(如匕30，將利于稀土元素進入骨架。研究表明，氟離子還能夠起到穩(wěn)定分子篩結構單元的作用。實際上，過渡金屬(稀土)元素能夠與配體發(fā)生配位作用，可提供電子的氟離子(廠)與稀土離子易形成配合物，有利于稀土元素進入分子篩骨架，生成含量較高的釓原子分子篩。另一方面，晶體在平衡的條件下，其生長決定于構成晶體的不同晶面的表面能，表面能高的晶面生長速度較快，而表面能低的晶面生長速度較慢。合成體系中含有模板劑、有機溶劑、金屬離子及添加劑等，它們帶有電荷或極性基團(如-0? ^氏等)使其在特定晶面的吸附會比其它晶面要強，這種優(yōu)先吸附將減低被吸附晶面的表面能，阻止垂直于該晶面方向的晶體生長，從而改變晶體的最終形態(tài)，這一點在沸石分子篩的合成研究中得到驗證〈X 01611，I 1811, I 811611, 了 ^11, 6^ &1.^101~0 財630 耐612007，104，296-304)。所以，通過調變體系中有機物或無機物的電荷和結構，有望獲得不同形貌結構的目標分子篩。
技術實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術中的上述技術問題，本專利技術提供了一種稀土元素含量不同、多種結構形態(tài)和粒度的稀土釓原子磷酸鋁分子篩及其制備方法。 本專利技術提供了一種分子篩，是將釓原子摻入磷酸鋁分子篩中構成的骨架中含釓原子的釓原子磷酸鋁分子篩。 本專利技術還提供了上述的一種釓原子磷酸鋁分子篩的制備方法，包括如下步驟:1)分別稱取含鋁原料、調節(jié)劑與去離子水，含鋁原料、調節(jié)劑和去離子的摩爾比為1:0.1-0.3: 30-100，先將調節(jié)劑與去離子水混合，攪拌均勻，再加入含鋁原料，攪拌至完全溶解形成混合溶液；2)稱取質量百分比濃度為8018%的磷酸，質量百分比濃度為8018%的磷酸與含鋁原料的摩爾比為1.3-3:1,先將質量百分比濃度為8018%的磷酸用去離子水稀釋，稀釋后的磷酸的質量百分比濃度為30飛0%，然后倒入上述的混合溶液中，攪拌20飛0分鐘；3)稱取含釓元素的原料，含釓元素的原料與含鋁原料的摩爾比為1:1，在步驟2)的混合溶液中加入含釓元素的原料，攪拌20?60分鐘；4)稱取表面活性劑，表面活性劑與含鋁原料的摩爾比為1.6-3.5:1,在步驟3)的混合溶液中加入表面活性劑，攪拌廣3小時；5)稱取含氟試劑，含氟試劑與含鋁原料的摩爾比為1.3-2.3:1，先將含氟試劑原料用去離子水溶解，溶解后的含氟試劑的質量百分比濃度為20飛0%，然后將含氟試劑溶液加入到步驟4)的混合溶液中，攪拌廣3小時，將得到的凝膠移入耐腐蝕壓力釜中，壓力釜中的反應溫度為1601 -2101，反應時間為24-72小時，反應完全后將反應釜充分冷卻，取出產品，進行洗滌、離心分離；6)將離心分離后的固體置于烘箱中，在801-1201下干燥24-48卜，將干燥的固體置于馬弗爐中，在4501 -5501下焙燒4-8卜，即獲得稀土釓原子磷酸鋁分子篩&1-八1？04-5。 進一步的，所述的表面活性劑為四甲基胍、三乙胺或^甲基-二環(huán)己基胺。 進一步的，所述的含鋁原料為異丙醇鋁或薄水鋁石，使用前充分研細。 進一步的，所述的含釓元素的原料為釓的硝酸鹽或乙酸鹽。 進一步的，所述的調節(jié)劑為聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600或聚乙醇中的一種或兩種以上的混合。 進一步的，所述的含氟試劑原料為順4？、冊、或順4冊2，所述的含氟試劑溶液的質量百分比濃度為40%。 進一步的，離心分離時離心機的轉速為8000-10000轉/分鐘。 進一步的，所制備的釓原子磷酸鋁分子篩的形貌為尖頂六角棱柱、圓頂六角棱柱、花瓣狀、蠶繭狀或者花生米狀。 進一步的，所述的馬弗爐升溫速率為3-51加化。 分子篩的組成和結構直接影響其在催化、非線性光學、化學傳感器等方面的應用，本專利技術在大量實驗研究的基礎上，開發(fā)了一種稀土釓原子微孔磷酸鋁分子篩的制備方法。分別在不同的合成體系中合成了骨架中稀土元素含量不同、多種結構形態(tài)和粒度的稀土釓原子磷酸鋁分子篩。 本專利技術以85被％的磷酸、表面活性劑、調節(jié)劑、鋁源、調節(jié)劑、含釓稀土源試劑和含氟試劑為原料，在適量去離子水存在下，經(jīng)混合攪拌、水熱晶化、過濾、洗洗、干燥和空氣中焙燒等過程合成％ ^1？04-5微孔分子篩。 本專利技術的方法能夠將稀土元素釓摻入磷酸鋁分子篩骨架，形成稀土釓原子磷酸鋁分子篩&1-并能制得不同結構的六角棱柱、花瓣狀、蠶繭狀、黃豆、扁豆狀形貌的釓原子磷酸鋁分子篩。 【附圖說明】 圖1實施例1所得的釓原子磷酸鋁分子篩&1-八1？04-5的父即圖譜。 圖2實施例1所得的釓原子磷酸本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種分子篩，其特征在于：是將釓原子摻入磷酸鋁分子篩中構成的骨架中含釓原子的釓原子磷酸鋁分子篩。

【技術特征摘要】
1.一種分子篩，其特征在于:是將釓原子摻入磷酸鋁分子篩中構成的骨架中含釓原子的釓原子磷酸鋁分子篩。2.權利要求1所述的一種釓原子磷酸鋁分子篩的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 分別稱取含鋁原料、調節(jié)劑與去離子水，含鋁原料、調節(jié)劑和去離子的摩爾比為1:0.1-0.3: 30-100，先將調節(jié)劑與去離子水混合，攪拌均勻，再加入含鋁原料，攪拌至完全溶解形成混合溶液； 稱取質量百分比濃度為8(Γ88%的磷酸，質量百分比濃度為8(Γ88%的磷酸與含鋁原料的摩爾比為1.3-3:1，先將質量百分比濃度為8(Γ88%的磷酸用去離子水稀釋，稀釋后的磷酸的質量百分比濃度為3(Γ50%，然后倒入上述的混合溶液中，攪拌2(Γ60分鐘； 稱取含釓元素的原料，含釓元素的原料與含鋁原料的摩爾比為1:1，在步驟2)的混合溶液中加入含釓元素的原料，攪拌2(Γ60分鐘； 稱取表面活性劑，表面活性劑與含鋁原料的摩爾比為1.6-3.5:1，在步驟3)的混合溶液中加入表面活性劑，攪拌廣3小時； 稱取含氟試劑，含氟試劑與含鋁原料的摩爾比為1.3-2.3:1，先將含氟試劑原料用去離子水溶解，溶解后的含氟試劑的質量百分比濃度為2(Γ50%，然后將含氟試劑溶液加入到步驟4)的混合溶液中，攪拌廣3小時，將得到的凝膠移入耐腐蝕壓力釜中，壓力釜中的反應溫度為160°C-210°C，反應時間為24-72小時，反應完全后將反應釜充分冷卻，取出產品，進行洗滌、離心分離； 將離心分離后的固體置于...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李俊，段小剛，付偉，岳魯敏，徐麗，代士維，
申請(專利權)人：上海應用技術學院，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31