【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于分子筛多孔材料，尤其涉及一种磷酸铝lta分子筛及其制备方法和应用。
技术介绍
1、小分子分离技术主要是将化工、石化和制药等工业领域中产生的大量化学品混合物进行分离提纯，目前主要手段包括：低温蒸馏、膜分离、吸附分离等等。其中吸附分离技术是利用多孔性固体吸附剂的强吸附能力，选择性地将物质吸附在固体表面，实现多组分混合气体分离的技术。吸附分离的常规过程是将气体混合物通过一个填充有吸附剂的吸附柱，吸附较弱的气体组分优先流出而得到产品，吸附较强的气体组分需要解吸附从而实现吸附剂的再生与重复利用。常见的用于吸附分离的多孔材料包括：活性炭、分子筛、多孔氧化铝、金属有机骨架材料等，其中，分子筛因其来源广泛、成本低廉、合成简单，并具有均匀的微孔结构、高比表面积和良好的水热稳定性等特点，在吸附分离领域得到了广泛应用。
2、分子筛是一类具有分子尺寸有序孔道的多孔固体材料，主要分为硅酸盐与硅铝酸盐，有序的孔道结构使其在吸附分离中有着优异的性能，同时可以通过调整硅铝比，改变其酸性；高比表面积，孔径分布均匀；合成步骤简单，模板剂低廉易得；良好的水热稳定性和化学稳定性等等优点，使其在众多吸附剂材料中脱颖而出。lta(国际分子筛协会指定代码)拓扑结构的磷酸铝分子筛属于立方晶系，具有8环孔径和较大的α笼，为三维孔道结构，孔径0.41nm。因其独特的孔径结构，可作为一种良好的吸附剂材料。
3、在通常情况下，lta分子筛是在水热条件下使用多种结构导向的方法制备的，目前已知的，lta分子筛是在水热条件下使用多种结构导向剂协同，例如
4、目前，大多数的lta分子筛是利用传统水热法，采用两种及两种以上模板剂协同作用导向的，例如：kryptofix 222，三元有机模板剂等等，现有方法耗材大，成本高，环境污染严重，且制备的分子筛粒径较大，比表面积不高，不利于吸附小分子物质。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种磷酸铝lta分子筛及其制备方法和应用，采用了单一小分子试剂作为模板剂，所制备的分子筛粒径小、比表面积大、孔道结构规则，具有良好的水热稳定性，在多组分气体的吸附分离方面有广阔的前景。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种磷酸铝lta分子筛的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)去离子水、铝源、磷酸溶液和hf溶液混合，第一搅拌，得预混液；
4、(2)冰浴搅拌条件下，向步骤(1)所述预混液中加入环氧丙烷，得水凝胶；
5、(3)步骤(2)所述水凝胶，干燥，研磨，得磷酸铝干凝胶粉；
6、(4)步骤(3)所述磷酸铝干凝胶粉与水混合，滴加模板剂，第二搅拌，第一烘干处理，得磷酸铝前驱体；
7、(5)步骤(4)所述磷酸铝前驱体，晶化，超声，水洗3次，第二烘干处理，焙烧，得磷酸铝lta分子筛。
8、优选的，步骤(1)中所述铝源为结晶氯化铝、拟薄水铝石和异丙醇铝中的一种；步骤(1)中所述磷酸溶液以水为溶剂，所述磷酸溶液的浓度为70～99wt％；步骤(1)所述hf溶液以水为溶剂，所述hf溶液的浓度为30～70wt％。
9、优选的，步骤(1)中所述预混液还包括杂原子fe、co、mg、ni、si或cu中的一种和乙醇溶液；所述乙醇溶液以水为溶剂，所述乙醇溶液的浓度为75～99wt％。
10、优选的，步骤(1)中所述第一搅拌的温度为15～30℃，所述第一搅拌的时间为0.5～4h，所述第一搅拌的转速为50～100r/min；步骤(2)中所述冰浴搅拌的温度为-5～5℃，所述冰浴搅拌的时间为0.1～2h，所述冰浴搅拌的转速为50～100r/min。
11、优选的，步骤(2)中所述水凝胶中al2o3：p2o5：hf：po：h2o的摩尔比为0.1～1.0：0.1～5.0：0.1～2.0：1.0～50：20.0～1000或m：al2o3：p2o5：hf：po：h2o的摩尔比为0.001～2.0：1.0：0.2～5.0：0.001～2.0：1.0～50：20～1000，其中m代表杂原子fe、co、mg、ni、si或cu中的一种。
12、优选的，步骤(3)中所述干燥的温度为80～120℃，所述干燥的时间为1～24h。
13、优选的，步骤(4)中所述模板剂为四甲基氢氧化铵、二正丙胺、1-乙基-3-甲基咪唑溴盐或1-丁基-3-甲基咪唑溴盐中的一种；步骤(4)中所述模板剂滴加的速度为1～50滴/min；步骤(4)中所述第二搅拌的时间为2～6h，所述第二搅拌的转速为50～100r/min；步骤(4)中所述第一烘干处理的温度为60～100℃，所述第一烘干处理的时间为0.5～10h。
14、优选的，步骤(5)所述晶化的温度为150～200℃，所述晶化的时间为1～72h；步骤(5)所述超声的功率为50～300w，所述超声的时间为5～30min；步骤(5)中所述第二烘干的温度为80～120℃，所述第二烘干的时间为1～12h，步骤(5)所述焙烧的温度为450～600℃，所述焙烧的时间为4～16h。
15、本专利技术还提供了所述制备方法制备所得磷酸铝lta分子筛。
16、本专利技术还提供了所述磷酸铝lta分子筛或所述制备方法制备所得磷酸铝lta分子筛在多组分气体的吸附分离中的应用。
17、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
18、1)本专利技术提供了利用溶胶凝胶法，采用单一小分子模板剂合成磷酸铝lta分子筛，现有技术中，大多只能采用两种或两种以上模板剂协同作用才能合成lta拓扑结构的分子筛，并且得到的磷酸铝lta分子筛粒径较大，不利于气体的吸附分离，本专利技术合成的lta分子筛打破了以往粒径大的缺点，合成的分子筛粒径小，具有独特的8元环孔径，比表面积大，水热稳定性好，即使在较高的温度和较低的压力下，仍有较高的吸附容量，在多组分气体的吸附分离方面有亮眼的表现；
19、2)本专利技术制备的磷酸铝lta分子筛引入了杂原子进入lta分子筛骨架，赋予分子筛新的活性位点，改善分子筛酸性和氧化还原性，同时在多组分气体的吸附分离方面也有广阔前景。
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1.一种磷酸铝LTA分子筛的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述铝源为结晶氯化铝、拟薄水铝石和异丙醇铝中的一种；步骤(1)中所述磷酸溶液以水为溶剂，所述磷酸溶液的浓度为70～99wt％；步骤(1)所述HF溶液以水为溶剂，所述HF溶液的浓度为30～70wt％。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述预混液还包括杂原子Fe、Co、Mg、Ni、Si或Cu中的一种和乙醇溶液；所述乙醇溶液以水为溶剂，所述乙醇溶液的浓度为75～99wt％。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述第一搅拌的温度为15～30℃，所述第一搅拌的时间为0.5～4h，所述第一搅拌的转速为50～100r/min；步骤(2)中所述冰浴搅拌的温度为-5～5℃，所述冰浴搅拌的时间为0.1～2h，所述冰浴搅拌的转速为50～100r/min。
5.根据权利要求1或3所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述水凝胶中Al2O3：P2O5：HF：PO：H2O的摩尔比为0.1～1.0
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述干燥的温度为80～120℃，所述干燥的时间为1～24h。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述模板剂为四甲基氢氧化铵、二正丙胺、1-乙基-3-甲基咪唑溴盐或1-丁基-3-甲基咪唑溴盐中的一种；步骤(4)中所述模板剂滴加的速度为1～50滴/min；步骤(4)中所述第二搅拌的时间为2～6h，所述第二搅拌的转速为50～100r/min；步骤(4)中所述第一烘干处理的温度为60～100℃，所述第一烘干处理的时间为0.5～10h。
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(5)所述晶化的温度为150～200℃，所述晶化的时间为1～72h；步骤(5)所述超声的功率为50～300W，所述超声的时间为5～30min；步骤(5)中所述第二烘干的温度为80～120℃，所述第二烘干的时间为1～12h，步骤(5)所述焙烧的温度为450～600℃，所述焙烧的时间为4～16h。
9.如权利要求1～8任一项所述制备方法制备所得磷酸铝LTA分子筛。
10.如权利要求9所述磷酸铝LTA分子筛或权利要求1～8任一项所述制备方法制备所得磷酸铝LTA分子筛在多组分气体的吸附分离中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种磷酸铝lta分子筛的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述铝源为结晶氯化铝、拟薄水铝石和异丙醇铝中的一种；步骤(1)中所述磷酸溶液以水为溶剂，所述磷酸溶液的浓度为70～99wt％；步骤(1)所述hf溶液以水为溶剂，所述hf溶液的浓度为30～70wt％。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述预混液还包括杂原子fe、co、mg、ni、si或cu中的一种和乙醇溶液；所述乙醇溶液以水为溶剂，所述乙醇溶液的浓度为75～99wt％。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述第一搅拌的温度为15～30℃，所述第一搅拌的时间为0.5～4h，所述第一搅拌的转速为50～100r/min；步骤(2)中所述冰浴搅拌的温度为-5～5℃，所述冰浴搅拌的时间为0.1～2h，所述冰浴搅拌的转速为50～100r/min。
5.根据权利要求1或3所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述水凝胶中al2o3：p2o5：hf：po：h2o的摩尔比为0.1～1.0：0.1～5.0：0.1～2.0：1.0～50：20.0～1000或m：al2o3：p2o5：hf：po：h2o的摩尔比为0.001～2.0：1.0：0.2～5.0：0.001～2.0：1.0～50：...
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