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新型磷酸铝分子筛的常压合成

n Venkatathri.1＊和L。赛基亚2

1复合材料中心，韩国陶瓷工程与技术研究所，地址：韩国首尔Guemcheon Guu Gasan Dong 233-5，邮编：153-801。

2催化部，国家化学实验室，浦那，41108印度。

DOI：http://dx.doi.org/10.12944/CWE.1.1.01

新型小孔磷酸铝分子筛4-ATM1, AlPO4-ATM2和AlPO4-ATM3.以六亚甲基亚胺为模板剂，首次在常压下(373K)合成。凝胶成分铝2O3.: P2O5: 1.16哼哼:45 h2O被认为是给出AlPO的标准值4-ATM12。水摩尔比变为67.5给ALPO4-ATM2．在同一摩尔凝胶组合物中，铝源由弹射剂B变为异丙醇铝，得到AlPO4-Atm3。采用XRD、SEM、TG/DTA、C & N分析、FT-IR和MASNMR对材料进行了表征。元素分析表明Al和P的摩尔组成相同。XRD分析表明，合成的样品结晶性好，结构新颖。SEM显示其形貌随结构的变化而变化。TG/DTA分析显示模板最大四阶段消除的存在。碳和氮分析给出了样品中模板的含量。27Al MASNMR表明AlPO中存在单一类型的四面体配位铝原子4-ATM1．相同样品的31P MasNMR显示出两种类型的四面体协调的磷原子存在。


六亚甲基亚胺;ALPO4-ATM1;ALPO4-ATM2;ALPO4-ATM3

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常压下磷酸铝分子筛的合成。世界环境学报2006;1(1):01-06 DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.1.1.01

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文卡塔斯里N，赛基亚L。常压合成新型磷酸铝分子筛。2006年世界环境会议；1（1）：01-06。可从以下网址获得：//www.a-i-l-s-a.com/?p=500

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出版历史

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收到： 2006-02-19
接受: 2006-05-02

介绍

新一代分子筛，铝磷酸盐（ALPO4s)是由威尔逊报告的等．具有包含[alo的框架组合物2］-[PO.2］+四面体。1-3铝磷酸磷酸盐分子筛是第一个报告的新型晶体类别的结晶微孔氧化物框架结构，无二氧化硅合成。1,4这些分子筛在某些性质上与沸石相似，它们可以用作吸附剂、催化剂和催化剂载体。新AlPO4家庭目前包括大约22个三维框架结构，其中至少16个是微孔的，6个是二维层型材料。这些三维结构大多是新颖的，例如。AlPO4-5，-31，-41和-22。一些铝磷酸盐在结构上类似于沸石，例如。AlPO4-17（Erionite）和Sapo-35（levynite）。中性铝磷酸盐框架，没有额外的框架阳离子是适度亲水的。其Al / P比为1的框架组成具有宽的结构多样性。

在373-531K温度范围内，由含铝、磷和有机胺或季铵盐的反应混合物水热合成磷酸铝5在自相压力下，它被包裹或包合在结晶产物中。由于磷酸铝框架是电中性的，模板不需要作为电荷平衡剂;因此，其融入结构是其电子性质、尺寸和形状相对于要填充的通道体积的函数。被困的有机物通过热分解被除去。此外，这些新型结构具有热稳定性。大多数在400-600左右的煅烧后仍然保持晶体状态oC，这是去除有机模板所必需的，并使晶内空穴体积自由，以便吸附和催化。一个模板可以产生多个AlPO4可以从单个模板合成结构和各种结构。AlPO4-5使用各种有机模板合成。相反的ALPO4-16仅用一个模板合成，即喹核素。1在本发明中，HEM在水热合成中的用途4建立了大气压下的分子筛。通过改变合成反应物许多ALPO4分子筛，即AlPO4-Atm1，阿尔波4-Atm2和AlPO4-ATM3已获得。这些材料的特征在于XRD，SEM，FT-IR，TG / DTA和MAS NMR等常规技术。

图1：A）ALPO的X射线衍射图案4-ATM1, b) AlPO4-ATM2和c) AlPO4-ATM3.．
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实验

AlPO的典型合成工艺4-自动取款机如下。7.16克卡他帕B（74.2%铝）2O3.，Vista Chemicals，U.S.A.）与20 ml蒸馏水混合并充分搅拌。向混合物中逐滴添加11.5 g正磷酸（85%，s.d.fine，印度），并充分搅拌。形成了一种白色的厚浆。它在一夜之间就老化了。将5.82 g六亚甲基亚胺（98%，美国Aldrich）和20 ml蒸馏水与糊状物和所得凝胶（Al）充分混合2O3.: P2O5: 1.16哼哼:45 h2o）被加入玻璃底部烧瓶中。凝胶在100时回流o持续24小时。该产品（命名为AlPO）4-Atm1）冷却，用蒸馏水清洗数次，并在110℃下干燥o并进行理化表征。

图2：扫描电子显微照片
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其他磷酸铝，如AlPO4-Atm2和AlPO4-Atm3采用类似的合成方法，增加水的摩尔比为67.5，将铝源改为异丙醇铝。

对工作过程中合成的样品进行x射线粉末衍射分析(Rigaku, Model D/MAX III VC, Japan;Ni滤波Cu-Kα辐射，λ = 1.5404 Å;石墨晶体单色仪;计算机控制的自动衍射仪)。采用扫描电子显微镜(JEOL, JSM 5200)对所合成的磷酸铝进行了形貌研究。在自动衍生仪(Setaram TG-DTA 92)上同时对结晶相进行TG/DTA分析。框架区域(400-1300厘米-1)在漫反射模式下用Nicolet 60SXB FT-IR仪对合成的磷酸铝进行了分析，样品与KBr混合物的比例为1:300。用Bruker DRX 500光谱仪在11.7特斯拉的电场下记录固态MASNMR谱。27铝谱记录频率为130.3 MHz，脉冲长度为2µs，纺丝速度为3 ~ 5khz。31在202.45MHz频率下记录P光谱，脉冲长度为1.5µs，循环延迟为4s。1M铝（无）3.）3.每小时1米3.阿宝4解决方案（用于铝和磷）作为标准。

图3:a）AlPO的TGA（1）和DTA（2）4-ATM1, b) AlPO4-ATM2和c) AlPO4-ATM3.．
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结果和讨论

所有磷酸铝分子筛的元素组成相似。碳氮分析表明，碳（7.90%、6.25%和5.078%）和氮（1.74%、1.16%和0.943%）含量从AlPO开始依次递减4-Atm1, AlPO4-Atm3。结果表明，异丙醇铝(AlPO)的应用4-Atm3）未在结构中封装异丙醇。仅合并六亚甲基亚胺。使用过量的水可以减少模板的掺入量。相同的碳氮摩尔比表明模板在任何合成过程中都不会分解。氢含量也按上述顺序下降（3.097%、2.05%和1.88%）。使用更多的水不会导致吸附的水量增加。所有分子筛的元素组成都含有铝2O3.: 0.99英镑2O5．

图4：A）ALPO的FT-IR光谱4-ATM1, b) AlPO4-ATM2和c) AlPO4-ATM3.在
框架地区。
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AlPO的x射线衍射图4-Atm1，阿尔波4-Atm2和AlPO4-ATM3在图2中给出。

  1. 所有分子筛的x射线衍射图都与所报道的磷酸铝分子筛及其类似物不匹配。第一个峰出现在10 o 所有分子筛的2θ表明它们是小孔分子筛。ALPO中小介孔峰的外观 4 -ATM1，被观察到。这可以在煅烧上消除。

SEM照片显示，形貌和粒径（图2）取决于结构。阿尔波 4 -Atm1具有1µm粒径的球状形态。阿尔波 4 -Atm2呈10 × 6µm大小的旗子形态。AlPO 4 -Atm3呈球形，粒径为5.5µm。所有的样品都显示出均匀的颗粒，证实了结晶度的百分比。
图5 AlPO的27Al和31P MASNMR谱图4-ATM1
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TG / DTA图如图3A-C所示。ALPO的减肥 4 -Atm1，阿尔波 4 -Atm2和AlPO 4 -ATM3发生在三到四个阶段。在100时，第一阶段吸收损失（14,2.25和0.55％） o C是由于物理吸附水和模板的损失。所有的分子筛都会在一个步骤中失去其物理吸附材料。六亚甲基亚胺在AlPO中的氧化分解分为三个阶段 4 -Atm3（5.86%（137-406 o c），12.32％（406-603 o C)和3.29% (603 - 811 o 相对于AlPO的两个阶段 4 -ATM2（4.23％（299-348，2.89％（348-820 o c）和ALPO 4 -Atm1(9.79%(156 - 353年 o C)和7.46% (353-814 o C） 。小孔使产品的氧化分解和消除变得困难，并导致额外的燃烧阶段。在所有磷酸铝中消除模板所需的较高温度是由于存在部分电离的模板。

然后 2 ALPO的吸附等温线 4 -Atm样品(图中未示)为孔径均匀的小孔径分子筛特征。 9 这些等温线在p / p附近显示出拐点 o 0.72-0.96，表明孔隙内存在毛细管冷凝。滞后现象的存在是多层吸附的特征，主要控制空隙的填充和排空过程，表明孔径较小。BET表面积分别为200、190和160米 2 /g，孔隙体积分别为0.045、0.042、0.036 cm -3 /G。

FT-IR光谱记录在铝磷酸盐的骨架区，ALPO 4 -Atm1，阿尔波 4 -Atm2和AlPO 4 -ATM3在图4中示出。所有分子筛的IR光谱在1160-960,936-720和569-406中显示出三个带，其是铝磷酸铝分子筛的特征。它们被分配给四面体（T-O-T，其中T = Al或P）不对称，对称，双环，弯曲和孔隙开口振动。 6 AlPO 4 -ATM1在1150厘米处显示额外的峰值 -1 ．AlPO 4 -ATM2在959厘米处提供额外的峰值 -1 ．AlPO 4 atm3的峰值顺序很奇怪，因为所有的峰值都翻了一倍。

的 27 Alpo的Al Mas NMR Spectra 4 -Atm1，如图5a所示，在δ -7.62附近有单峰共振，表明八面体协调。 7 额外的小峰值以15ppm出现，是由于纺纱侧带。观察到的两个峰 31 该化合物的P NMR光谱（图5B）归因于四面体配位，晶体不同的磷原子， 8 p（1）和p（2）。如前所述， 8 P（1）O 4 四面体的氢键比P(2)O的氢键强 4 ．P(1)在δ -13.54处发生共振，P(2)在δ - 19.74处发生共振。

用于合成ALPO的溶剂 4 -N基本上是水，因为非水介质制剂需要更高的温度。ALPO合成的一个重要方面 4 -N是用六亚甲基亚胺作为模板剂。由于其较大尺寸的杂环，六亚甲基亚胺几乎没有机会作为在合成小毛孔ALPO期间的模板 4 ．在我们的体系中，我们认为六亚甲基亚胺和溶剂在反应过程中相互作用导致AlPO的形成 4 -Atm及其成功合成表明，其他合适的模板剂可用于不同的AlPO 4 可以找到在大气压中的结构。在回流上，反应物表面上模板的浓度变得更大，并且已知小孔分子筛中的模板含量更多，所以结论是大气合成给予大多数小孔分子筛。

结论

综上所述，小孔磷酸铝(AlPO)的合成 4 -ATM）分子筛将大大贡献我们对ALPO的性质和化学的理解 4 -n和其他相关材料。由于大气压回流系统的多样性，利用该技术合成各种新型分子筛具有相当大的潜力。

确认

作者感谢韩国人才库计划提供的奖学金。

参考文献

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