磷酸钴分子筛的合成与表征

作     者：李运婵 

作者单位：内蒙古工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：秦海莉

授予年度：2013年

学科分类：081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：磷酸钴 分子筛 催化活性 

摘      要：分子筛是一类硅铝酸盐化合物，它一般具有均匀的孔道结构、较大的内表面积和良好的活性。1982年美国联合碳化物公司(U.C.C)Wilson与Flanigen首次合成了AlPO4-n分子筛，它由AlO4和PO4四面体组成，打破了分子筛由SiO4和AlO4四面体组成的传统观念。随之人们合成出一系列的衍生物，引入了一些杂原子如(Fe、Co、Zn、Cr)形成了杂原子磷酸盐系列分子筛如磷酸钴铝、磷酸铁铝等或磷酸盐分子筛如磷酸锌、磷酸锰、磷酸铈等。由于过渡金属具有未充满的价层轨道、较高的活性、光、电、磁等性质，因此过渡金属磷酸盐分子筛固体的合成与研究成为热点。本实验将第八主族过渡金属元素Co引入合成磷酸钴分子筛，研究了生成磷酸钴分子筛的影响因素确定了最优合成条件并对其进行了一系列物化性能表征。 本论文在一定摩尔比下制备出磷酸钴分子筛，并考察了钴源、模板剂种类、模板剂用量、pH值、水量、晶化时间、晶化温度、陈化时间、加料顺序等因素对合成磷酸钴分子筛的影响。在此基础上，又考察了焙烧温度和焙烧时间对磷酸钴分子筛骨架的影响。实验结果表明，钴源是合成磷酸钴分子筛的关键，pH主要影响生成磷酸钴分子筛的前驱体，晶化时间与晶化温度影响晶体的成核与生长速率，晶化温度不同最终得到晶体的结构与晶型也各异。焙烧目的是去除分子筛中的水以及模板剂三乙胺，温度过高使分子筛骨架坍塌，温度过低不足以去除干净。因此，适宜的焙烧温度与焙烧时间决定了磷酸钴分子筛的最终物化特性。实验条件为n(PO):n(EtN):n(HO):n(CoO)=2:3:320:1(摩尔比)，晶化时间36h、晶化温度180℃、pH在4.25.04范围内，以水热晶化法成功制备出磷酸钴分子筛。通过X-射线衍射XRD、傅里叶红外光谱FT-IR、UV-Vis紫外漫反射光谱、程序升温脱附TPD、氮气物理脱附吸附BET表征手段考察了磷酸钴分子筛的酸性、吸附性。 本实验以正丁醇与乙酸的酯化反应来探索磷酸钴分子筛催化性能，实验结果表明，乙酸的转化率最大为87.29%，并且证明了磷酸钴分子筛具有较高的催化活性。