[发明专利]一种具有ATS骨架结构的磷酸硅铝分子筛及其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种具有ATS骨架结构的磷酸硅铝分子筛，所述分子筛的无水化学组成如式I所示：kF·mR·(Si_xAl_yP_z)O₂；其中，F代表氟离子，R代表4‑吡咯烷基吡啶。所述分子筛的制备方法简单，在不引入晶种的情况下直接合成，制备得到的分子筛可用于酸催化反应。

技术领域

本申请涉及一种具有ATS骨架结构的磷酸硅铝分子筛及其制备方法和应用，属于分子筛合成领域。

背景技术

1982年，美国联合碳化物公司(UCC)开发了一系列由PO₂⁺和AlO₂^-四面体共顶点连接构成的具有规则孔道或者笼状结构的磷酸铝分子筛AlPO。随后在1984年，Si原子同晶取代P和Al，合成出了另一系列的磷酸硅铝分子筛SAPO。此后，许多过渡元素，如V、Ti、Mn、Co、Fe、Zn等相继通过同晶取代的方式被引入磷酸铝分子筛骨架。AlPO分子筛骨架是电中性的，Si原子及其它杂原子的引入使得骨架呈电负性，因此焙烧之后的SAPO/MeAPO分子筛具有质子酸位，从而使得SAPO/MeAPO分子筛在工业催化和气体吸附分离等具有实际应用价值。

SAPO分子筛结构种类多种多样，其中，大孔SAPO分子筛具有独特的吸附和催化特性。ATS骨架结构的SAPO分子筛由双之字形链相互连接而成，构成了一维12元环孔道结构，孔径为0.75*0.65nm，并且由于其孔道中存在侧口袋，其孔道中最大尺寸为1.01*0.92nm。

文献或专利报道了一系列具有ATS骨架结构的AlPO/MeAPO/SAPO分子筛的合成及其应用(Zeolites,1993,13,166-169；Chem.Mater.2003,15,3643-3649；Chem.Commun.,1996,1373-1374；J Porous Mater,2009,16,419-427；USP5370851)。

其中，目前技术中使用一些特殊方式(例如引入一定量具有ATS结构的MeAPO分子筛作为晶种)可以合成具有ATS结构的SAPO分子筛，但是其合成过程较为复杂，且合成的ATS-SAPO分子筛有些还含有一些杂相。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种具有ATS骨架结构的磷酸硅铝分子筛，该分子筛纯度高，可用于吸附分离和酸催化反应。

本发明首次在不引入晶种的情况下直接合成高纯度的具有ATS骨架结构的磷酸硅铝分子筛，所述分子筛的无水化学组成为：kF·mR·(Si_xAl_yP_z)O₂；其中，F代表氟离子，R代表4-吡咯烷基吡啶。该ATS-SAPO分子筛可以用于吸附分离和酸催化反应。

所述具有ATS骨架结构的磷酸硅铝分子筛，其特征在于，所述分子筛的无水化学组成如式I所示：

kF·mR·(Si_xAl_yP_z)O₂ 式I

其中，F代表氟离子；

R代表4-吡咯烷基吡啶；

k代表每摩尔(Si_xAl_yP_z)O₂对应氟离子F的摩尔数，k＝0.00～0.05；

m代表每摩尔(Si_xAl_yP_z)O₂对应模板剂R的摩尔数，m＝0.01～0.15；

x、y、z分别表示Si、Al、P的摩尔分数，其范围分别是x＝0.02～0.30，y＝0.2～0.50，z＝0.2～0.50，且x+y+z＝1。