水热法合成无氟化介质的纯 AlPO5.doc

PAGE 1 水热法合成无氟介质的纯AlPO4-5作为骨架：合成，表征和应用 Roozbeh Javad Kalbasi ? Elham Izadi Published online: 19 September 2012 C Springer Science+Business Media, LLC 2012 摘要 过去报道了利用各种反应凝胶水热合成纯的AlPO4-5晶体。通过改变铝源和起始凝胶的pH值，对影响AlPO4-5纯度的合成条件进行了研究，据观察，酸添加剂调节凝胶的pH值强烈影响所得的AlPO4-5晶体的结晶度和纯度。利用X-射线粉末衍射（XRD），傅里叶变换红外光谱（FT-IR），热重分析仪(TGA），比表面积分析测试（BET），扫描电子显微镜（SEM）和程序升温脱附法（TPD）等手段对晶体进行了表征。由此产生的微多孔性AlPO4-5使用了一个官能团的聚合物，产生高效的异构基础复合纳米催化剂，作为一种有效的骨架，在室温无溶剂的条件进行Knoevenagel反应，对这种新的纳米复合材料的催化活性进行测试，该催化剂可重复利用性相当好，而且活性也很好。 关键词 微多孔性AlPO4-5 分子筛 水热合成法 纳米复合材料 1引言 近年来，使用无孔分子筛材料作为主体，生产有机 - 无机混合催化剂迅速增加，因为它们气孔的结构和大小多种多样的，具有化学稳定性和热稳定性。吸附性的无机基质纳入客体材料（生物分子，指示剂，聚合物等）。[1，2]微孔磷酸铝固体（AlPO4-n），是由Wilson等人合成的分子筛材料中另一重要的一类。[3] 1982，在各种不同的AlPOs中，AlPO4-5有一个独特的框架拓扑结构，表现为 AFI型结构，一维12圆环孔道的直径为0.7纳米，晶体[4-6]平行于c轴。在轨道中，有机模板分子头尾方式被定向在c轴方向。大直径，一维排列的孔，具有合成大晶体的可能，使一个有序的AFI结构吸附性材料中掺入有机染料分子。 在水热条件下，合成不同的AlPO4-5要使用不同的合成凝胶[4-7]。然而，合成纯的AlPO4-5是比较困难的，因为它往往会随着其他的分子筛结晶，如AlPO4-11。在许多研究中，用氢氟酸（HF）来调节凝胶的pH值。根据Tang的报告[4]，不添加HF酸的情况下，所得到的产物是一些无定形的絮状的白色凝胶，没有得到结晶状态的AlPO4-5。Qiu等人， [8]首次报道了通过添加氟酸性介质使AlPO4-5大晶体生长。然而，根据HF的毒性和腐蚀性，无氟纯AlPO4-5合成是有趣的。 聚合物 - 无机杂化固体与孔道备受研究兴趣，因为他们同时拥有无机和有机分子的属性，从而合成杂交组合，保持或增强每个组件的最佳性能，同时消除或减少他们的特别限制[1，2]。有机 - 无机杂化材料的框架可以设计成各种尺寸的孔道。事实上，在这一领域的文献中，仔细一看发现没有关注大孔隙的AlPO4-5作为有效骨架的活动，在我们发现之前，AlPO4-5作为有机官能团主体应用，如聚（4 - 乙烯基吡啶）。 在这项工作中，我们试图合成纯的不含氟介质的AlPO4-5。结果发现，添加酸来调整凝胶的pH值，将强烈影响所得的AlPO4-5晶体的结晶度和纯度。最后，以聚（4 - 乙烯基吡啶）作为骨架，对这种纳米多孔分子筛的应用进行了研究。通过在无溶剂条件下进行Knoevenagel缩合反应了，对这种有机–无机杂化的基本催化活性进行了测试。 2实验 2.1仪器与表征 AlPO4-5支持和聚（4-乙烯基吡啶）/ AlPO4-5采用X射线衍射仪（Bruker D8ADVA的NCE ，Cu Ka辐射），红外光谱（Nicolet 400D KBr基体在4000–400 cm-1的范围），BET比表面积和孔径分布（BEL SORP18系列装置，77 K）和TGA热分析仪（Setaram Labsys TG (STA)温度30–700℃ 氮气加热率 10℃/min-1 ）。此外，程序升温脱附（TPD），NH3 使用TPD/ TPR2900（Micromiritics公司）和扫描电镜（SEM）（飞利浦XL20）。电热9100装置测定熔点，不进行校正。所有的产品是已知的化合物，它们的特点是：对其进行了1H NMR和 2.2 AlPO4-5的合成 AFI型沸石(AlPO4-5)的合成已被许多组[4–7，9]报道。这项合成AlPO4-5的研究：三异丙氧基铝[Al(iPrO)3]（醇盐的形式），氢氧化铝和磷酸（H3PO4，85%（质量分数）），分别作为铝源和磷源。三乙胺 [(C2H5)3N: Et3N] 作为有机模板。表1概述了结晶实验的细节。 2.2.1用氢氧化铝作为铝源合成AlPO4-5 磷源溶解在蒸馏水中并搅拌10分钟。将氢氧化铝粉末缓慢地加