含磷介孔分子筛合成、表征及应用

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本文以异丙醇铝、氢氧化铝为铝源,磷酸(85%)为磷源,以CTAB为模板剂,分别在酸性和碱性条件下,及导向剂法合成了介孔磷酸铝分子筛,并用稀土元素镧对其进行了改性。采用X射线能谱分析(EDS)、电感耦合等离子体质谱分析(ICP-MS)、红外光谱(FTIR)、N2吸附-脱附、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、小角度X射线衍射分析(XRD)、热重分析(TG)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、吡啶吸附(FTIR)等方法对所得样品的组成、结构和性质进行了表征。水热合成法:在碱性条件得到得到介孔分子筛AlPO4为典型的worm-like蠕虫层状结构,酸量为0.1642mmol/g,其比表面积为308.5m2/g,孔容0.1336mL/g,孔径4.761nm;在酸性条件得到得到介孔分子筛AlPO4为典型的worm-like蠕虫层状结构,酸量为0.3498mmol/g,其比表面积为309.4m2/g,孔容0.2572mL/g,孔径3.325nm。导向剂法得到的介孔分子筛AlPO4,酸量为0.0395mmol/g,其比表面积为235.3m2/g,孔容0.4202mL/g,孔径4.221nm。用镧改性的介孔分子筛La-AlPO4是采用导向剂法得到的,没有改变其结构,酸量上有所改变,为0.1184mmol/g,其比表面积为212.3m2/g,孔容0.2401mL/g,孔径4.535nm。ICP及元素分析表明,La-AlPO4中Al的含量为15.7%,La的含量为1.81%,表明La已进入AlPO4骨架结构中。结果表明,镧修饰磷酸铝介孔分子筛与修饰前相比,比表面积略有降低,酸量和酸强度有所增强。以水杨酸和乙酸酐合成乙酰水杨酸的反应为依据考察了介孔分子筛磷酸铝的催化性能。结果表明AlPO4和La-APO4对反应有较高的催化活性:碱性环境下水杨酸的转化率为64%,酸性环境下水杨酸的转化率为69%,导向剂法的到的AlPO4作催化剂时水杨酸的转化率为72%,镧改性的La-AlPO4催化剂时水杨酸的转化率为80%。
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