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一種AEL型磷酸硅鋁分子篩的合成方法與流程

文檔序號(hào):11092779閱讀:1152來源:國知局
一種AEL型磷酸硅鋁分子篩的合成方法與制造工藝

本發(fā)明涉及磷酸硅鋁分子篩的合成技術(shù),屬于催化新材料合成、催化劑制備方法領(lǐng)域。



背景技術(shù):

磷酸硅鋁分子篩(SAPO-n)材料在催化工業(yè)領(lǐng)域有著舉足輕重的地位,長期以來,人們致力于磷酸硅鋁分子篩合成路線上的研究,希望找到在不影響其催化性能的同時(shí),能夠簡便高效且成本低廉地合成該類材料的新途徑。

AEL型磷酸硅鋁分子篩作為SAPO-n分子篩家族的一員,具有一維十圓環(huán)孔道結(jié)構(gòu),其適度的酸性位使得它在加氫異構(gòu)化反應(yīng)中表現(xiàn)出極佳的催化性能。

傳統(tǒng)的AEL型磷酸硅鋁分子篩利用水/溶劑熱合成法制備得到,此法有合成材料純度較高、粒徑易控制等優(yōu)點(diǎn),但是其利用溶劑難免生成對(duì)環(huán)境不利的廢棄物,并且晶化過程中使用水等溶劑汽化帶來的高壓問題也令合成實(shí)驗(yàn)有一定的安全隱患。有研究者利用離子液體來進(jìn)行磷酸硅鋁分子篩的合成,雖然能成功解決高壓問題,但該種合成方法分子篩的適用范圍較窄,并且離子液體價(jià)格高昂致使相對(duì)成本過高。

近幾年,在環(huán)境清潔與環(huán)境安全愈加受到重視的形勢下,若要使AEL型磷酸硅鋁分子篩更好的發(fā)揮其催化優(yōu)勢,那么探索一種低成本的高效合成方法刻不容緩。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的是提供一種AEL型磷酸硅鋁分子篩的合成方法。

本發(fā)明是一種AEL型磷酸硅鋁分子篩的合成方法,利用研磨手段使反應(yīng)物均勻混合,在不添加水和其它液體溶劑的情況下,實(shí)現(xiàn)低模板劑用量時(shí)硅原子同晶取代的AEL型磷酸硅鋁分子篩的合成,其步驟為:

(1)將反應(yīng)原料鋁源、磷源、氟源、模板劑以及硅源按照特定摩爾比精確稱量,然后均勻混合于研缽之中,并手工研磨10~20min;

(2)將研磨之后的前驅(qū)物置于小型反應(yīng)釜中進(jìn)行活化預(yù)處理,在80℃環(huán)境下恒溫8~12h,然后調(diào)節(jié)溫度為160~200℃,開始晶化,晶化時(shí)間為10~20h;

(3)晶化反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫,依次使用去離子水和丙酮離心洗滌,直至上層液澄清為止,在110℃下干燥150min,得到分子篩原粉;

(4)將步驟(3)獲得的分子篩原粉在550-600℃下焙燒,焙燒3~5h,得到AEL型磷酸硅鋁分子篩粉末;

所述鋁源為異丙醇鋁,以Al2O3計(jì);磷源為磷酸或亞磷酸,以P2O5計(jì);氟源為氫氟酸或氟化銨,以F計(jì);模板劑為二正丙胺或二異丙胺;硅源為氣相二氧化硅、納米二氧化硅或硅溶膠,以SiO2計(jì);

所述反應(yīng)初始混合物的特定摩爾比為:Al2O3:P2O5:F:SiO2:DPA/DIPA為:1:(0.8~1.2):

1:(0.1~0.4):(0.1~0.3)。

本發(fā)明與其它合成AEL型磷酸硅鋁分子篩的方法相比,具備以下優(yōu)勢:可制得結(jié)晶度較好的AEL型磷酸硅鋁分子篩,合成過程無水和溶劑參與,步驟安全簡便,并且模板劑用量較少,利用率高,從而使制備成本低廉,工業(yè)應(yīng)用前景明朗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所合成的樣品粉末的XRD譜圖,圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所合成的樣品粉末的SEM譜圖,圖3為本發(fā)明實(shí)施例2所合成的樣品粉末的XRD譜圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是一種AEL型磷酸硅鋁分子篩的合成方法,利用研磨手段使反應(yīng)物均勻混合,在不添加水和其它液體溶劑的情況下,實(shí)現(xiàn)低模板劑用量時(shí)硅原子同晶取代的AEL型磷酸硅鋁分子篩的合成,其步驟為:

(1)將反應(yīng)原料鋁源、磷源、氟源、模板劑以及硅源按照特定摩爾比精確稱量,然后均勻混合于研缽之中,并手工研磨10~20min;

(2)將研磨之后的前驅(qū)物置于小型反應(yīng)釜中進(jìn)行活化預(yù)處理,在80℃環(huán)境下恒溫8~12h,然后調(diào)節(jié)溫度為160~200℃,開始晶化,晶化時(shí)間為10~20h;

(3)晶化反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫,依次使用去離子水和丙酮離心洗滌,直至上層液澄清為止,在110℃下干燥150min,得到分子篩原粉;

(4)將步驟(3)獲得的分子篩原粉在550-600℃下焙燒,焙燒3~5h,得到AEL型磷酸硅鋁分子篩粉末;

所述鋁源為異丙醇鋁,以Al2O3計(jì);磷源為磷酸或亞磷酸,以P2O5計(jì);氟源為氫氟酸或氟化銨,以F計(jì);模板劑為二正丙胺或二異丙胺;硅源為氣相二氧化硅、納米二氧化硅或硅溶膠,以SiO2計(jì);

所述反應(yīng)初始混合物的特定摩爾比為:Al2O3:P2O5:F:SiO2:DPA/DIPA為:1:(0.8~1.2):

1:(0.1~0.4):(0.1~0.3)。

以上所述的合成方法,合成AEL型磷酸硅鋁分子篩經(jīng)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測試,其硅元素含量分布在3wt%~10wt%范圍內(nèi)。

以上所述的合成方法,合成AEL型磷酸硅鋁分子篩過程中沒有水和其它溶劑的引入,并且晶化反應(yīng)在低模板劑用量條件下進(jìn)行。

以下的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明,但具體實(shí)施操作并不局限于實(shí)施例中。

實(shí)施例1:

將反應(yīng)原料異丙醇鋁、磷酸、氫氟酸、二正丙胺和氣相二氧化硅按照比例1Al2O3:1P2O5:1F:0.4SiO2:0.2DPA精確稱量,均勻混合于研缽之中,并手工研磨20min;將研磨之后呈現(xiàn)固體粉末狀的前驅(qū)物置于小型反應(yīng)釜中進(jìn)行活化預(yù)處理,在80℃環(huán)境下恒溫8h;調(diào)節(jié)溫度為180℃,開始晶化,晶化時(shí)間為12h;晶化反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫,依次使用去離子水和丙酮離心洗滌,直至上層液澄清為止,在110℃下干燥150min,得到分子篩原粉;分子篩原粉在550℃下焙燒,焙燒3h,得到硅含量為7.21wt%的AEL型磷酸硅鋁分子篩。

實(shí)施例2:

將反應(yīng)原料異丙醇鋁、磷酸、氫氟酸、二異丙胺和納米二氧化硅按照比例1Al2O3:1P2O5:1F:0.2SiO2:0.2DIPA精確稱量,均勻混合于研缽之中,并手工研磨20min;將研磨之后呈現(xiàn)固體粉末狀的前驅(qū)物置于小型反應(yīng)釜中進(jìn)行活化預(yù)處理,在80℃環(huán)境下恒溫8h;調(diào)節(jié)溫度為180℃,開始晶化,晶化時(shí)間為12h;晶化反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫,依次使用去離子水和丙酮離心洗滌,直至上層液澄清為止,在110℃下干燥150min,得到分子篩原粉;分子篩原粉在550℃下焙燒,焙燒3h,得到硅含量為4.56wt%的AEL型磷酸硅鋁分子篩。

實(shí)施例3:

將反應(yīng)原料異丙醇鋁、亞磷酸、氫氟酸、二異丙胺和納米二氧化硅按照比例1Al2O3:1.2P2O5:1F:0.4SiO2:0.3DIPA精確稱量,均勻混合于研缽之中,并手工研磨10min;將研磨之后呈現(xiàn)固體粉末狀的前驅(qū)物置于小型反應(yīng)釜中進(jìn)行活化預(yù)處理,在80℃環(huán)境下恒溫8h;調(diào)節(jié)溫度為180℃,開始晶化,晶化時(shí)間為12h;晶化反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫,依次使用去離子水和丙酮離心洗滌,直至上層液澄清為止,在110℃下干燥150min,得到分子篩原粉;分子篩原粉在600℃下焙燒,焙燒5h,得到硅含量為9.14wt%的AEL型磷酸硅鋁分子篩。

實(shí)施例4:

將反應(yīng)原料異丙醇鋁、磷酸、氫氟酸、二正丙胺和硅溶膠按照比例1Al2O3:0.8P2O5:1F: 0.1SiO2:0.1DPA精確稱量,均勻混合于研缽之中,并手工研磨10min;將研磨之后呈現(xiàn)固體粉末狀的前驅(qū)物置于小型反應(yīng)釜中進(jìn)行活化預(yù)處理,在80℃環(huán)境下恒溫12h;調(diào)節(jié)溫度為200℃,開始晶化,晶化時(shí)間為20h;晶化反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫,依次使用去離子水和丙酮離心洗滌,直至上層液澄清為止,在110℃下干燥150min,得到分子篩原粉;分子篩原粉在550℃下焙燒,焙燒5h,得到硅含量為3.27wt%的AEL型磷酸硅鋁分子篩。

實(shí)施例5:

將反應(yīng)原料異丙醇鋁、磷酸、氫氟酸、二正丙胺和氣相二氧化硅按照比例1Al2O3:1P2O5:1F:0.4SiO2:0.3DPA精確稱量,均勻混合于研缽之中,并手工研磨15min;將研磨之后呈現(xiàn)固體粉末狀的前驅(qū)物置于小型反應(yīng)釜中進(jìn)行活化預(yù)處理,在80℃環(huán)境下恒溫10h;調(diào)節(jié)溫度為200℃,開始晶化,晶化時(shí)間為20h;晶化反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫,依次使用去離子水和丙酮離心洗滌,直至上層液澄清為止,在110℃下干燥150min,得到分子篩原粉;分子篩原粉在550℃下焙燒,焙燒5h,得到硅含量為8.43wt%的AEL型磷酸硅鋁分子篩。

實(shí)施例6:

將反應(yīng)原料異丙醇鋁、磷酸、氟化銨、二異丙胺和氣相二氧化硅按照比例1Al2O3:0.8P2O5:1F:0.2SiO2:0.2DIPA精確稱量,均勻混合于研缽之中,并手工研磨15min;將研磨之后呈現(xiàn)固體粉末狀的前驅(qū)物置于小型反應(yīng)釜中進(jìn)行活化預(yù)處理,在80℃環(huán)境下恒溫10h;調(diào)節(jié)溫度為180℃,開始晶化,晶化時(shí)間為12h;晶化反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫,依次使用去離子水和丙酮離心洗滌,直至上層液澄清為止,在110℃下干燥150min,得到分子篩原粉;分子篩原粉在550℃下焙燒,焙燒4h,得到硅含量為3.86wt%的AEL型磷酸硅鋁分子篩。

實(shí)施例7:

將反應(yīng)原料異丙醇鋁、亞磷酸、氟化銨、二異丙胺和硅溶膠按照比例1Al2O3:1.2P2O5:1F:0.4SiO2:0.3DIPA精確稱量,均勻混合于研缽之中,并手工研磨20min;將研磨之后呈現(xiàn)固體粉末狀的前驅(qū)物置于小型反應(yīng)釜中進(jìn)行活化預(yù)處理,在80℃環(huán)境下恒溫10h;調(diào)節(jié)溫度為180℃,開始晶化,晶化時(shí)間為20h;晶化反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫,依次使用去離子水和丙酮離心洗滌,直至上層液澄清為止,在110℃下干燥150min,得到分子篩原粉;分子篩原粉在550℃下焙燒,焙燒4h,得到硅含量為8.81wt%的AEL型磷酸硅鋁分子篩。

實(shí)施例8:

將反應(yīng)原料異丙醇鋁、亞磷酸、氟化銨、二正丙胺和氣相二氧化硅按照比例1Al2O3:1.2P2O5:1F:0.2SiO2:0.2DPA精確稱量,均勻混合于研缽之中,并手工研磨15min;將研磨之后呈現(xiàn)固體粉末狀的前驅(qū)物置于小型反應(yīng)釜中進(jìn)行活化預(yù)處理,在80℃環(huán)境下恒溫12h;調(diào)節(jié)溫度為180℃,開始晶化,晶化時(shí)間為12h;晶化反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫,依次使用去離子水和丙酮離心洗滌,直至上層液澄清為止,在110℃下干燥150min,得到分子篩原粉;分子篩原粉在550℃下焙燒,焙燒4h,得到硅含量為4.37wt%的AEL型磷酸硅鋁分子篩。

實(shí)施例9:

將反應(yīng)原料異丙醇鋁、磷酸、氟化銨、二異丙胺和硅溶膠按照比例1Al2O3:0.8P2O5:1F: 0.4SiO2: 0.3DIPA精確稱量,均勻混合于研缽之中,并手工研磨10min;將研磨之后呈現(xiàn)固體粉末狀的前驅(qū)物置于小型反應(yīng)釜中進(jìn)行活化預(yù)處理,在80℃環(huán)境下恒溫12h;調(diào)節(jié)溫度為180℃,開始晶化,晶化時(shí)間為20h;晶化反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫,依次使用去離子水和丙酮離心洗滌,直至上層液澄清為止,在110℃下干燥150min,得到分子篩原粉;分子篩原粉在550℃下焙燒,焙燒4h,得到硅含量為5.84wt%的AEL型磷酸硅鋁分子篩。

實(shí)施例10:

將反應(yīng)原料異丙醇鋁、亞磷酸、氟化銨、二正丙胺和納米二氧化硅按照比例1Al2O3:0.8P2O5:1F:0.1SiO2:0.3DPA精確稱量,均勻混合于研缽之中,并手工研磨10min;將研磨之后呈現(xiàn)固體粉末狀的前驅(qū)物置于小型反應(yīng)釜中進(jìn)行活化預(yù)處理,在80℃環(huán)境下恒溫12h;調(diào)節(jié)溫度為200℃,開始晶化,晶化時(shí)間為20h;晶化反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫,依次使用去離子水和丙酮離心洗滌,直至上層液澄清為止,在110℃下干燥150min,得到分子篩原粉;分子篩原粉在550℃下焙燒,焙燒4h,得到硅含量為3.70wt%的AEL型磷酸硅鋁分子篩。

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