[发明专利]一种磷酸镍钴微孔材料的微波合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸镍钴微孔材料的微波合成方法，属于分子筛材料领域。

背景技术

微波水热法已被广泛用于各类硅铝、磷铝分子筛的合成(G.A.Tompsett，W.C.Conner，K.S.Yngvesson，ChemPhysChem 7：296(2006)；中国专利ZL 99107790.3)，如A型、Y型、L型、Beta、ZSM-5等沸石和AlPO₄-5、SAPO-5、SAPO-34、AlPO₄-11等磷铝分子筛。金属磷酸盐MeAPO/MeAPSO是通过在合成过程中将金属离子引入磷酸盐分子筛骨架中而形成的新型分子筛，这类分子筛也可以通过微波水热法合成，如MgAPO-5、CoAPO-44/CoAPSO-44、CoAPO-5、VAPSO-44、VAPSO-5、MnAPO-5、MnAPO-44等。通过微波加热合成，使硅铝分子筛硅铝比变化范围更宽；被引入到沸石或介孔分子筛中的金属量增加，包括骨架取代的金属量和嫁接到表面或组装在沸石纳米孔中的金属量。除此之外，微波加热可加快成核过程，更有利于纳米微孔材料的制备，产物颗粒尺寸分布更窄，颗粒均匀，粒度小，所用时间短(中国专利200510016885.5)。

具有24员环孔道结构的微孔磷酸镍材料(记为VSB-1)的合成是在1999年报道的，其孔径大约1nm，具有离子交换、吸附、催化及储氢等性质(A.K.Cheetham、G.Ferey、高秋明等人，C.R.Acad.Sci.Paris II，C 2：387(1999)；Chem.Commun.859(2001)；J.Am.Chem.Soc.125：1309(2003))，还可以作为载体材料在其孔道中进行纳米TiO2的组装，制成用于含苯酚废水处理的光催化剂TiO₂/VSB-1复合材料(中国专利200410089201.X)。通过对VSB-1进行骨架Co掺杂，可以得到钴含量最大为52mol％的CoVSB-1磷酸镍钴微孔材料(中国专利ZL200410025030.4)。CoVSB-1具有与VSB-1不同的新颖催化和吸附性质(解丽丽，高秋明等人，Micropor.Mesopor.Mater.86：323(2005)；Studies in Surface Science and Catalysis 170B：1338(2007))。目前采用的磷酸镍钴微孔材料合成方法为传统水热合成。该方法缺点在于加热不均匀，会导致产物晶粒大小的不均一；合成所需时间较长，最短需要2小时。

发明内容

本发明公开了一种磷酸镍钴微孔材料的微波合成方法，其目的在于克服传统水热合成方法存在的加热不均匀，导致产物粒径大小不均一，合成所需时间较长等缺点。本发明的微波合成方法与传统水热合成法相比，不但微波加热速度快且均匀，显著缩短合成时间提高产率，而且使产物在尺寸和组成上更均匀。

一种磷酸镍钴微孔材料的微波合成方法，其特征在于：将镍源物质、钴源物质、磷源物质、模板剂、矿化剂和水按氧化物分子比配制后，先将镍源和钴源溶于水中，搅拌下加入磷源，之后再加入模板剂和矿化剂，继续搅拌均匀后，将反应溶液移入微波合成反应器中，在130～180摄氏度下分步辐照3～360分钟后，离心分离、洗涤、冷冻干燥得到磷酸镍钴CoVSB-1材料；微波的频率为2450兆赫，功率400～1000瓦；微波炉加热采用控温模式，设定好晶化温度后，先用1000瓦微波辐照1分钟，然后采用400瓦微波辐照。

所述的微波合成反应器为微波消解罐。

本发明合成原料包括：镍的无机盐为镍源(优选氯化镍)，钴的无机盐为钴源(优选氯化钴)，乙二胺为模板剂，正磷酸为磷源，氢氟酸为矿化剂。

将镍源物质、钴源物质、磷源物质、模板剂、矿化剂和水按氧化物分子比xCoO∶(5-x)NiO∶200H₂O∶(4～4.5)P₂O₅∶(5～6)HF∶(4～5)H₂NCH₂CH₂NH₂配置，其中x＝0.5～2.5。